基于编组拟合的合成孔径雷达图像线特征提取

为了从合成孔径雷达(SAR)遥感图像中高效率地提取线特征、满足目标识别与场景分析等应用的需要,采用曲线结构基元取代通用的直线结构基元,通过像素编组以及曲线拟合提取并连接,使得复杂的全局优化简化为基于连接关系和总长度的聚类和筛选,借助低分辨率图像对高分辨率图像的掩码操作先主后次地提取不同宽度的线特征。应用所提出的方法在实际SAR图像上进行了实验,获得了与观察相一致、具有单像素宽度的线特征二值图像。实验结果表明:所提出的方法可以快速准确地提取出场景中真实的线特征,采用曲线基元形式和编组拟合方法有利于降低问题复杂度、提高处理效率。     

边界层低空急流激光雷达观测及其对PM2.5的影响

大气边界层低空急流是一种重要的边界层物理过程,与污染传输、航空安全、风能开发利用等存在密切联系。相干多普勒测风激光雷达自2020年9月21日至2021年5月8日布设于辽宁葫芦岛市开展风场观测实验,使用激光雷达垂直风场观测资料对该区域大气边界层低空急流展开观测研究,并结合ERA5再分析资料与环境监测站PM2.5质量浓度数据分析。研究时段内,低空急流出现频率为0.11,平均急流风速为13.2 m·s^-1,急流风向主要集中在东北向与西南向,急流高度主要在500 m以下,在200～300 m频率最高;低空急流风向在冬季与春季存在明显差异,冬季主要集中在东北向,春季主要集中在西南向。分析表明,该区域边界层低空急流的风向主要受到大尺度天气环流背景以及海岸线走势的影响;在沿海区域,海陆热力性质差异引起的温度梯度会根据不同背景风场为急流形成提供有利或不利条件,进而影响不同风向情况下的急流发生频率。夜间边界层低空急流通过增强近地层大气垂直扩散能力,加速PM_2.5质量浓度的降低或削弱其增长速度。     

激光雷达研制及其探测大气气溶胶的实验研究

作为一种激光探测大气气溶胶特征的新技术,采用分子滤波技术的高光变分辨率激光雷达在国际上得到了发展,给出了对这种YAG激光雷达系统的理论分析并建立了实验装置,其接收望远镜孔径为300mm,YAG激光脉冲能量为150mJ。通过数值模拟与初步测量估计了激光雷达性能,测量了大气回向散射信号,测量结果表明实结果与理论分析一致。     

基于统计回归方法的多普勒激光雷达反演颗粒物浓度研究

2019年9月至10月,利用相干多普勒激光雷达在深圳石岩地区(113.9°E,22.7°N)与深圳气象梯度塔进行了联合观测实验,基于激光雷达后向散射强度直接反演PM2.5、PM10颗粒物浓度.反演得到的不同高度颗粒物浓度与梯度塔上颗粒物同步混合监测仪实测结果进行统计回归分析.结果表明:本次实验中,PM2.5和PM10的...     

多普勒激光雷达多波束测风精度及获取率分析

相干多普勒激光雷达作为观测风场信息的有效探测工具,广泛应用于不同场景的风场以及大气观测.2019年8月,研究人员利用相干多普勒激光雷达在深圳市石岩综合气象观测基地连续开展了13d的风廓线观测实验.分析了多普勒波束扫描模式下五波束法、三波束法和二波束法反演结果的异同及这些方法对测风精度和数据获取率的影响.数据比对结果表明...     

2021年春季葫芦岛海陆风特征及对臭氧污染影响

作为一种中尺度天气现象,海陆风通过对污染物的累积与输送影响沿海地区的空气质量。2021年3月到4月,相干多普勒测风激光雷达系统架设在辽宁省葫芦岛市,开展风场观测实验。结合自动气象站的常规气象参数,识别得到海陆风日11天。结果表明：海风平均登陆时间为8:30;14:00～17:00海风发展较盛,平均风速超过7.0 m?s^-1;10:00～16:00海风发展高度为0.3～0.5 km,18:00后保持在0.9 km以上;海风主风向为东,随时间顺时针偏转;海风阶段,高空有北、西北方向的返海陆风。环境监测站数据表明,海陆风日白天O₃浓度上升速度快,峰值浓度更高。以4月4日为例,利用中尺度天气预报(WRF)模式分析南北向垂直剖面海风环流,结果表明：海风、陆风交汇会造成污染物聚集,海风登陆形成的冷气团有利于污染物向下输送;海陆风环流对污染物有循环累积作用,计算得4月4日葫芦岛水平风局地回流指数仅为0.049,表明空间内风场输送能力弱,污染物不易扩散。     

Ultraviolet Raman lidar for high-accuracy profiling of aerosol extinction coefficient

An ultraviolet （UV） Raman lidar system at 354.7 nm has been developed for accurately measuring the aerosol extinction profiles. A spectroscopic filter combining a high-spectral-resolution grating with two narrowband mirrors is used to separate the vibrational Raman scattering signal of N2 at a central wavelength of 386.7 nm and the elastic scattering signal at 354.7 nm. The aerosol extinction is derived from the Raman scattering of N2 and the elastic scattering by the use of Raman method and Klett method, respectively. The derived results of aerosol extinction are used to compare the difference of two retrieval methods, and the preliminary experiment shows that the Raman lidar system operated in analog detection mode has the capability of measuring aerosol profiles up to a height of 3 km with a laser energy of 250 mJ and an integration time of 8 min.     

激光云高仪对那曲地区大气边界层高度的探测分析

2014年7月至8月在第三次青藏高原大气科学试验的支持下,分析了夏季那曲地区大气边界层高度日变化特征.采用激光云高仪通过后向散射信号梯度法求得大气边界层高度,将云顶高度判定为边界层高度时,那曲地区对流边界层高度最高可达3800m,在夜间稳定边界层情况下,最低只有40m.采用无线电探空仪数据,利用位温梯度法、相对湿度梯度法求得大气边界层高度.利用云高仪与探空仪同步实验40天得到的有效数据,对后向散射信号梯度法与位温梯度法得到的大气边界层高度的相关性进行分析,相关系数达0.78,标准偏差为738.84m.对8组较为异常量据的再分析发现云高仪在晴空探测大气时信噪比存在一定的不足.对比早、晚测量结果可知,那曲地区大气边界层高度日变化大,是由于该地区地处内陆海拔较高,夏季日照辐射相对平原地区较强,对流和气温强烈的日变化引起大气层结日变化较大.     

白天工作条件下大气激光雷达探测的实验研究

作者在已完成大气激光雷达系统夜间工作的基础上,对白天工作条件下的各种环境背景光的干扰进行了理论与实验分析,得出太阳直射光和天空光为白天工作的主要背景干扰,实验结果表明,经过激光发射与接收视场角严格匹配及使用干涉滤光器（2．6nm和0．15nm)进行窄带滤波,背景干扰被明显地剔除,可进一步压低背景干扰约20倍,证明采取视场匹配及干涉滤光器的措施可基本保证激光雷达系统在白天条件下工作。     

大气气溶胶光学参数的高光谱分辨率激光雷达探测研究

系统地介绍了国内第一台基于碘吸收滤波器的高光谱分辨率激光雷达系统,及有关的数据处理和测量结果．该系统以种子激光注入的窄带Nd：YAG激光器作为发射光源,利用碘吸收滤波器作为高光谱分辨率滤光器件,将接收到的激光后向散射信号分成能量监测和光谱监测两个探测通道,实现对大气气溶胶散射和分子散射的光谱分离．在没有其他假设、仅利用标准大气模型计算结果的情况下,直接测量得到气溶胶后向散射比、后向散射系数．与以往米散射激光雷达大气气溶胶参数提取方法如Klett方法相比,该测量方式无须激光雷达比即气溶胶消光系数对后向散射系数之比的假设．