扫描激光雷达大气剖面消光系数优化求解

扫描激光雷达可以获取大气剖面,对于了解边界层与云的结构、污染物分布与输送有重要的作用。斜程扫描下,天顶角较大时传统Fernald和Klett消光系数反演方法不再适用,可采用经典两角度方法对激光雷达常数进行校正,进而获取大气消光系数。但经典两角度法求解雷达常数时存在多解问题,如何设定约束条件求取最优解是较难解决的问题。从经典两角度方法出发,在两条斜程上筛选出的大气缓变区域,假定水平均匀,通过线性回归的方法估算雷达常数,并采用一系列约束条件以求取雷达常数最优解,最终得到斜程扫描下消光系数分布,较好地解决了两角度测量中多解问题求解的困难。通过实验验证,即使在天顶角较大或者信号质量不是很好的情况下,消光系数反演依然能够获得较好的效果。结果表明,该方法能够很好地反映出大气的空间结构。     

差分吸收光谱仪光路装调专用三维调整机构

差分吸收光谱仪具有114°×0.5°的视场、0.3～0.5 nm的高光谱分辨率、13 km×48 km的高空间分辨率的技术指标要求,为了达到这些技术指标,不仅需要光学系统设计满足这些要求,也需要专门的平台用于装调光谱仪的光学系统。基于差分吸收光谱仪装调需求,研制了三维调整机构用于装调光谱仪的光学系统,三维机构分为升降维、偏转维和悬臂旋转维。升降维可以在竖直方向上下调节,且可达到0.05mm的分辨率,满足光谱仪位置调节需求。偏转维可以实现4-3°左右摆动,且可以实现3’的分辨率,满足光谱仪0.5°视场的需求。悬臂旋转维可以实现竖直面内±62°的旋转,通过两级蜗轮蜗杆运动传递实现5"的高分辨率,满足覆盖114°光源输入的调节。     

应用大口径闪烁仪测量近地表横向风速的研究

研究了两种光闪烁法测量近地表风速的方法,给出横向风速的计算公式.根据计算方法,在330m的距离上进行风速反演实验,与超声风速计测量结果对比表明,两种反演方法都能准确可靠地获取区域横向风速,但在大气稳定度过渡期,斜率法精度更高.测量平均时间越长,结果一致性越好.结果表明,在一个较大区域里,大口径闪烁仪能同时给出显热和横向风速,可以很好地应用于边界层物质交换评价.     

地物光谱数据库及其在遥感中的应用

建立地物光谱数据库，运用先进的计算机技术来管理和分析各种典型地物的光谱数据信息，是提高遥感信息的分析处理水平并使其能得到高效、合理之应用的一个有效途径。本文从光谱数据库的规范化、系统的结构设计、功能组成等方面论述了光谱数据库设计的基本过程，并介绍了我们现在建立的一个光谱数据库系统。     

基于DSP的傅里叶变换红外光谱仪动镜控制系统设计

在直线扫描式高精度傅里叶变换红外(FTIR)光谱仪系统的研制过程中,为了达到光谱图的质量和分辨率要求,提出了一种利用DSP芯片TMS320F28335作为控制器,直线电机运动平台带动动镜的系统设计方法。介绍了FTIR的优点以及TMS320F28335的性能特点,分析了FTIR系统的原理,详细阐述了电机控制系统的设计方案,给出了DSP、电机驱动器以及电机模块之间的硬件接口电路和软件实现方法。实验证明,该电机控制系统具有很好的稳定性和很高的运动精度,其位置运动精度能够达到0.1μm,保证动镜做稳定可靠的直线运动。     

基于差分吸收激光雷达的一种新的对流层臭氧浓度反演算法

差分吸收激光雷达探测对流层臭氧浓度时,气溶胶的干扰会造成较大的误差。提出了一种算法,该算法能够同时反演得到对流层臭氧浓度和气溶胶消光系数,减少气溶胶对反演结果的影响。使用实验数据,分析计算了气溶胶雷达比,气溶胶波长指数、标定点气溶胶后向散射比各种变化参数对反演结果的误差。结果表明,1 km以下,各种变化参数造成的反演误差小于8%,1 km以上臭氧浓度误差主要来源于信号和背景噪声,各种参数反演误差小于3%。最后给出了利用该算法得到对流层臭氧浓度和气溶胶的消光系数垂直廓线,并和传统的双波长差分算法反演结果作了比较分析。实验结果表明该算法是可行的,该算法可以减少气溶胶对差分吸收激光雷达测量结果引起的误差。     

北京城区限车期间气溶胶特征激光雷达观测研究

用微脉冲激光雷达(MPL)研究了机动车限行措施对城市大气污染影响.2007年8月北京市车辆限行期间, 对近地面层气溶胶的光学特性进行连续立体监测, 在对激光雷达系统及其数据处理方法讨论的基础上, 反演了近地面层气溶胶消光系数、大气边界层高度以及颗粒物质量浓度的时空变化, 通过和未限车期间近似气象条件下观测数据的分析比较, 发现限车期间颗粒物质量浓度呈现下降趋势, 监测区域上空大气污染层厚度减小, 证明车辆限行减排是一项减轻城市大气污染的有效措施, 为我国城市空气污染治理提供了科学依据和参考.     

新型紫外吸收光谱法测量化学需氧量的实验研究

采样系统在使用紫外吸收(UV)光谱法测量水质化学需氧量(COD)的仪器中是非常重要的组成部分。目前采样系统中普遍地使用样品池,但其窗片上附着的污染物难以完全去除,导致测量误差较大。介绍一种UV法检测COD的新型实验装置,该装置的取样系统中使用了一种新设计的喷嘴,它可以形成厚度为9 mm的稳定的水柱,克服样品池的缺点。在水质成分相对稳定的情况下,应用该装置检测实际废水并与标准方法比对,相对误差不超过10％,获得较好的一致性。     

前向散射型能见度仪的研制

前向散射能见度仪测量前向散射光强度,确定大气的消光系数,进而获得大气的能见度值。基于上述原理,考虑雾天大气散射特性,研制了一台前向散射能见度仪样机。通过样机室外雾天散射光强测量值与实地能见度值的比较,给出之间的修正计算公式。样机还在外场与国外同类仪器进行了实测数据对比实验。     

地表发射率的机载傅里叶变换红外光谱反演方法研究

介绍了利用机载傅里叶变换红外(FTIR)光谱仪测量地球、大气辐射的实验过程,并对由光谱仪测得的辐射与地表光谱发射率、大气透过率等参数的关系进行了深入的分析,给出了理论表达式。提出了一种基于梯度搜索的优化方法,即由机载FTIR光谱仪测得的辐亮度光谱反演得到方差最小的光谱发射率最优解。反演结果表明,在中红外波段,沙地平均光谱发射率为0.70,裸土地表平均光谱发射率为0.95。