海洋激光雷达漫射衰减系数反演方法研究

为了解决漫射衰减系数K d的反演依赖于原位测量数据的问题,提出了一种基于Klett和Fernald法反演K d的融合算法。该融合算法以Klett法反演结果为基准,计算出激光雷达比作为Fernald法迭代时的先验信息,再用Fernald法反演出更加精确的水体漫射衰减系数K d;并运用数学解析模型作为融合算法的仿真数据源,解决了实测信号数据量不足的问题,最后基于自研的双频激光雷达系统,利用海试数据对融合算法进行了实验验证。结果表明,融合算法反演得到K d值的均方根误差值为0.74 m-1,精度优于传统的Klett法和Fernald法;所提出的融合算法能够满足近岸浅海水体漫射衰减系数K d反演的收敛和精度要求,且能在没有原位现场环境先验信息的条件下快速计算激光雷达比。该研究对浅海水域的深度测量以及海洋剖面光学参数的测量是有帮助的。

微脉冲激光雷达水平探测气溶胶两种反演算法对比与误差分析

大气气溶胶对人类健康、环境和气候系统具有重要的影响。微脉冲激光雷达(MPL)是一种新型的探测大气气溶胶水平分布的有效工具,而消光系数的反演和误差分析是其数据处理的重要内容。为了探测近地面大气气溶胶的水平分布情况,采用分段斜率法和Fernald算法对合肥地区实测MPL水平数据进行了消光系数反演,并将反演结果进行了对比和误差分析。误差分析表明,分段斜率法和Fernald算法的误差分别主要来源于其理论模型和多个假设条件。虽然分段斜率法和Fernald算法应用于大气水平消光系数的反演都仍存在一定的问题,精确度有待提高,但都能在一定程度上反映出气溶胶粒子的时空分布特征,与前向散射能见度仪的测量结果相关性都能达到95%以上,具有一定的可行性。且相对来说,Fernald法更适用于大气非均匀分布情况下消光系数的反演。

基于激光雷达的输电线路山火灾害损伤评估

传统基于BP神经网络的输电线路灾害损伤评估方法,由于未考虑空气粒子散射的影响,存在评估结果不准确的问题,因此提出一种基于激光雷达的输电线路灾害损伤评估方法。利用激光器发出激光束脉冲,经过烟雾粒子散射,信号被光学系统获取后得到后向散射信号功率的激光雷达方程,采用Fernald算法区分空气粒子散射与烟雾粒子散射,利用激光雷达方程得到散射系数和消光系数,经反演计算得到烟雾信息,判断是否发生山火线损灾害。根据激光雷达获取的灾害数据,建立输电线路灾害损伤评估体系,该体系通过支路过载程度、线路负荷损失比、用户停电损失比等评估输电线路灾害损伤程度。实验结果表明,激光雷达能够准确监测到270～570 m范围内的烟雾脉冲波形,匹配结果为0.39,与历史数据吻合,说明该方法实用性较高。