新型3D可視激光雷達系統在環境及氣象領域的應用

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新型3D可視激光雷達系統在環境及氣象領域的應用

當前中國正處于經濟快速增長時期，高速發展的工業生產和經濟建設，同時帶來了對環境的影響。如何改善空氣質量，治理大氣污染，是我國面臨的重要問題。一段時間以來，空氣質量問題備受關注，頻繁出現的"霧-霾"天氣、污染較重天氣的持續存在以及對人類身體造成的巨大危害等嚴重問題，引起了全世界各國的關注。國務院總理李克強曾在主持召開的國務院常務會議上，研究部署進一步加強霧霾等大氣污染治理。一是加快調整能源結構;二是發揮價格、稅收、補貼等的激勵和導向作用;三是落實各方責任，對各地“ 大氣污染十條措施”的落實情況進行嚴格考核，考核結果還會向社會公開，以期通過考核促進各項工作順利開展。

氣溶膠及其前體物排放源有很大的地區性差異，氣溶膠及其光學特性在全球范圍內分布很不均勻，且具有濃度、粒子尺度范圍寬，空間分布復雜，隨時間變化快的特性。基于此，高空及水平探測污染物變化走勢就尤為重要，對氣溶膠的觀測包括對氣溶膠垂直分布和水平區域監測的研究需要不斷加強。一款新型的3D可視激光雷達系統可垂直探測高空污染聚散狀況，還可水平了解區域范圍內污染分布。

3D可視型激光雷達(micro-pulse lidar)提供了一種觀測氣溶膠垂直分布和水平污染的有效手段, 同時它具有體積小、對人眼安全和可長時間連續無人值守觀測等優點, 逐漸開始被廣泛應用于大氣邊界層高度、氣溶膠消光系數廓線、氣溶膠光學厚度及云的光學厚度等的長時間觀測以及直接輸出顆粒物濃度值。3D可視型激光雷達能夠有效地監測立體空間的PM10/PM2.5的濃度分布，對于開展PM2.5的成因分析和城市灰霾天氣的預警預報提供有效幫助。特有的水平掃描功能，結合智能攝像技術與GIS電子地圖，可定點和定區域監控污染物的水平分布特征和演變規律，揪出造成污染的“真兇”。從而為城市空氣質量監測站點的合理布局，了解城市范圍內的污染物區域分布，污染源頭的有效控制，PM10/PM2.5污染源的溯源分析提供支持。同時，還可以“組網式”布控整個城區的重要區域，對內部揚塵和外部飄塵以及跨境輸送等難題做進一步研究。