[发明专利]一种激光雷达输送通量计算方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及环境监测领域，具体而言，涉及一种激光雷达输送通量计算方法和装置。

背景技术

激光雷达(LIDAR)是目前探测颗粒污染物(Particle Mater简称PM，也称为大气气溶胶)垂直分布的最有效手段。目前探测颗粒污染物的方法主要包括：通过激光雷达获取探测区域的颗粒污染物的消光系数产品，通过多普勒风廓线雷达获取探测区域的风场数据，然后利用风廓线雷达提供的风场数据结合激光雷达的消光系数产品，计算探测区域的颗粒污染物的输送通量。

在目前的颗粒污染物探测方法中，主要是利用多普勒风廓线雷达(Doppler Wind profile radar)获取风场数据，但是，多普勒风廓线雷达非常昂贵，价格高达数百万且普及度很低；并且，一台风廓线雷达往往只能探测一定区域范围的风场资料，而如果监测区域较大，则需要多台风廓线雷达，实现难度更大。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种激光雷达输送通量计算方法和装置，以降低投入成本低且提高了使用普及度。

第一方面，本发明实施例提供了一种激光雷达输送通量计算方法，所述方法包括：

获取激光雷达采集的颗粒污染物的消光系数以及获取再分析模式气象资料；所述再分析模式气象资料包括：风场数据和湿度数据；

根据所述再分析模式气象资料中的湿度数据对所述消光系数进行湿度订正，得到干气溶胶消光系数；

根据所述干气溶胶消光系数以及所述干气溶胶消光系数与地面监测颗粒污染物浓度的预设折算关系，计算地面监测颗粒污染物质量浓度；

根据所述地面监测颗粒污染物质量浓度和所述再分析模式气象资料中的风场数据，计算所述激光雷达输送通量。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述获取激光雷达采集的颗粒污染物的消光系数，包括：

读取激光雷达采集的颗粒污染物的消光系数和所述激光雷达的退偏比；

根据所述消光系数和所述退偏比，识别非颗粒污染物对应的消光系数；

对所述非颗粒污染物对应的消光系数进行剔除处理，得到剩余的气溶胶消光系数。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述根据所述再分析模式气象资料中的湿度数据对所述消光系数进行湿度订正，得到干气溶胶消光系数，包括：

获取所述再分析模式气象资料中湿度数据中的相对湿度数据；

按照以下公式对所述激光雷达采集的消光系数和所述相对湿度数据进行计算：F(RH)＝1/(1-RH)，得到干气溶胶消光系数；其中，F(RH)表示计算湿增长因子的函数，RH表示相对湿度且RH为自变量。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述根据所述干气溶胶消光系数以及所述干气溶胶消光系数与地面监测颗粒污染物浓度的预设折算关系，计算地面监测颗粒污染物质量浓度，包括：

根据预设高度的干消光系数与对应时刻地面监测的预设可吸入颗粒物指标建立对应的折算关系：K＝PM/KEX_d；其中，K表示地面监测颗粒污染物质量浓度与干气溶胶消光系数之间的折算系数状况；PM表示地面监测颗粒污染物的质量浓度；KEX_d表示干气溶胶消光系数；

根据所述干气溶胶消光系数以及折算关系：K＝PM/KEX_d，计算地面监测颗粒污染物浓度数据：PM_i＝K*KEX_d_i；其中PM_i表示高度层i的颗粒污染物质量浓度；KEX_d_i表示高度层i的干气溶胶消光系数。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述再分析模式气象资料还包括：多个气压高度数据和多个温度数据；所述根据所述地面监测颗粒污染物质量浓度和所述再分析模式气象资料中的风场数据，计算所述激光雷达输送通量之前，还包括：

利用拉普拉斯压高公式将所述再分析模式气象资料中的气压高度转换为位势高度；其中，z表示位势高度；Z1表示前一层的高度，Z2表示上一层的高度且Z1和Z2分别代表每一个高度层里上下两个面的高度；t表示气压高度对应的温度数据；P表示气压，P1和P2分别表示相邻两层的气压；

对转换得到的位势高度进行插值处理，得到与所述激光雷达的高度耦合的位势高度。