大气遥感高光谱分辨率激光雷达研究进展.pdf

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1、万方数据第44卷第9期红外与激光工程2015年9月V01．44No．9InfraredandLaserEngineeringSep．2015大气遥感高光谱分辨率激光雷达研究进展刘东，杨甬英，周雨迪，黄寒璐，成中涛，罗敬，张与鹏，段绿林，沈亦兵，白剑，汪凯巍(浙江大学现代光学仪器国家重点实验室，浙江杭州310027)摘要：高光谱分辨率激光雷达由于可实现对大气参数的精确反演，在大气遥感领域具有较好的发展前景。介绍了高光谱分辨率激光雷达探测气溶胶、大气温度以及风速的基本原理以及目前国内外的研究进展，并重点

2、介绍了高光谱分辨率激光雷达系统中的鉴频技术、激光技术、锁频技术以及数据处理技术等几项关键技术。关键词：高光谱分辨率激光雷达；气溶胶探测；温度测量；风速测量；高光谱分辨率滤光器中图分类号：TN958．98文献标志码：A文章编号：1007—2276(2015)09—2535—12Highspectralresolutionlidarforatmosphereremotesensing：areVleWLiuDong，YangYongying，ZhouYudi，HuangHanlu，ChengZhongta

3、o，LuoJing，ZhangYupeng，DuanLvlin，ShenYibing，BaiJian，WangKaiwei(StateKeyLaboratoryofModemOpticalInstrumentation，ZhejiangUniversity，Hangzhou310027，China)Abstract：HighspectralresolutionlidarCanrealizeaccuratemeasurementofatmosphereparameters，whichhasgoodde

4、velopmentprospectinthefieldofatmosphereremotesensing．Inthispaper，thedetectionprinciplesofatmosphereaerosols，temperatureandwindvelocityofhighspectralresolutionlidaranditsdomesticandabroadresearchprogresswereintroduced．Moreover，thetechnologiesoffrequency

5、—discriminating，laser，frequency—lockinganddataprocessingiIlhighspectralresolutionlidarwerealsoespeciallyemphasized．Keywords：highspectralresolutionlidar；aerosoldetection；temperaturemeasurement；windmeasurement；highspectralresolutionfilter收稿日期：2015—09—05：

6、修订日期：2015—09—22基金项目：国家自然科学基金(41305014)；教育部博士点基金(20130101120133)；中央高校基本科研业务费专项资金(2013QNA5006)浙江省教育厅科研项目(Y201329660)；浙江省‘仪器科学与技术’重中之重学科开放基金(JLl30113)；现代光学仪器国家重点实验室创新基金(MOl201208)；遥感科学国家重点实验室开放基金(0FSLRSS201412)作者简介：刘东(1982一)，男，副教授，博士生导师，博士，主要从事光学传感与信息处理技术

7、方面的研究。Email：liudongopt@zju．edu．ca万方数据0引言大气是人类赖以生存的主要环境，而大气环境的状态变化对人类的生产生活，乃至生存与发展都会产生直接的影响。因此，对大气的探测与研究具有重要的科学和现实意义。激光雷达作为一种主动式光学遥感设备已有50多年的历史【l】．目前已广泛应用于激光大气传输、全球气候预测、气溶胶辐射效应及大气环境等研究领域。随着激光技术、信号探测技术和数据采集及控制技术的发展。激光雷达在探测距离、时空分辨率、连续监测和测量精度等方面越来越显示出其他探测手

8、段无法比拟的优势【2】。后向散射激光雷达通过发射激光束与大气中各种粒子相互作用，接收产生的后向散射信号．可以反演得到大气参数，如气溶胶系数、大气温度、大气风场(风速和风向)等。但由于接收到的大气后向散射信号中一般同时包含有由气溶胶粒子产生的米散射信号以及由大气分子产生的瑞利散射信号，使得无光谱鉴别能力的普通后向散射激光雷达，如米散射激光雷达等反演大气参数的精度有限。拉曼激光雷达利用额外的振动拉曼散射回波信号实现精确反演，但其散射截面小，受背景噪音影响大，不适合白天测量