扫描式米散射激光雷达数据处理软件设计[范文]

摘要：随着现代科学技术的发展和人民生活水平的提高，环境保护问题已成为人们广泛关注的热门话题【1】。米散射激光雷达最为新型的大气颗粒污染物遥测工具，能够对大气污染物进行监测，对于环境保护、污染控制及其治理是有利的。激光雷达通过发射激光束到大气中的物质后反馈回的信号，可以高时空分辨率地检测大气气象及环境参数。目前，大多数激光雷达只能固定地指向天或者固定的角度，得出来的云分布和气溶胶观测具有局限性。扫描式激光雷达更适用于观测者观测大气气溶胶。

扫描式米散射激光雷达数据处理软件-扫描激光雷达

本研究的主要目的是针对扫描式米散射激光雷达的探测特点，研发了一套激光雷达数据处理软件。该软件在分析原始数据的基础上，还能够对信号的提取、消光特性的反演、数据的可视化、人机交互可视化界面等功能。

一般的激光雷达都是固定角度，本研究对不同扫描角度所得到的大气参数进行去噪，以及使用扫描米散射激光雷达方程得出消光系数的反演。开发了基于PC平台的系统软件，完成了相关软件设计与调试，实现数据的扫描可视化PHI图，构建了简洁、人性化的人机交互接界面。

 第1章绪论

1.1课题研究背景与意义

法国CE370型微脉冲激光雷达

广义上，在大气中直径为0.001～100μm的微粒称为大气气溶胶。大气气溶胶的形态、组成等随着时间、地点和高度在大气中会发生变化，它的形成主要受人类活动和地球的生态环境的影响。大气气溶胶的主要来自于海洋、土壤和生物圈等，人类活动来源是由交通运输、工业生产、农业生产、住房建造等直接流向对流层排放的气态污染物所造成的。由于大气对流层高度影响，气溶胶主要集中在5Km高度以下，并且高度呈指数函数规律递减，一般具有浓度大、粒子尺度普范围广、空间分布复杂和随时间的变化较快等特点。

当今国际科技界气候效应和环境效益研究中的热门课题是大气气溶胶的散射、吸收等光学特性和气溶胶的时空分布特性，人们从1970年才开始注意到气溶胶对于环境的影响，人们受到Rasool和Schneider的话的影响，Rasool和Schneider说，若全球的气溶胶本底浓度增加4倍，将会导致地面平均温度降低3.5°C。大气气溶胶影响气候主要有以下两个方面。直接影响和间接影响。

扫描式米散射激光雷达数据处理软件可视化处理流程图

近年来随着城市化和工业化的发展还有自然环境的恶劣，工业废气、交通尾气、火山灰尘、沙尘暴等因素促使大气中气溶胶粒子越来越多。大量的气溶胶颗粒对太阳辐射的影响会大大改变地球大气系统的行星反射率。一方面大气气溶胶粒子可以通过散射、吸收太阳辐射和吸收、发射红外辐射直接影响地气系统辐射能收支，从而影响区域和全球的气候及生态系统。同时气溶胶粒子还起到云凝结核的作用。增加云对太阳的折射率，延长云的生命，最终影响地气系统的能量平衡，间接影响环境气候。

因为大气气溶胶的形成和在大气中存在的特殊方式，以目前现有的技术难以给出大气气溶胶确切的分布特征，而且要考虑不同的地区因素和气象因素，在干旱的地区与季节，大气气溶胶的浓度偏大，而在多雨潮湿的季节和地区，由于雨水能起到降沉作用，大气中的气溶胶粒子的浓度就会偏小，此外，还要考虑当地的地理环境、经济条件和工业状况，由2016-2017年最新全国雾霾城市排名可以得出邢台、保定、石家庄等工业化造成的大气污染极其严重，相对而言，最为旅游城市的三亚大气气候很好。大气气溶胶作为影响大气气候的主要因素之一，可以良好的体现出人类活动对大气气候的影响之大。人类活动对于大气气候而言，由如一把双刃剑，既能工业污染气体排放、交通工具尾气排放等破坏自然环境，又能通过植树造林，城市人工湖等有益行为提高气候条件。

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