《電子技術(shù)應(yīng)用》
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一種新型的3D可視激光雷達系統(tǒng)在環(huán)境及氣象領(lǐng)域的應(yīng)用

2015-12-30

  當(dāng)前中國正處于經(jīng)濟快速增長時期,高速發(fā)展的工業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)濟建設(shè),同時帶來了對環(huán)境的影響。如何改善空氣質(zhì)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(zhì)量問題備受關(guān)注,頻繁出現(xiàn)的"霧-霾"天氣、污染較重天氣的持續(xù)存在以及對人類身體造成的巨大危害等嚴(yán)重問題,引起了全世界各國的關(guān)注。國務(wù)院總理李克強2月12日主持召開國務(wù)院常務(wù)會議,研究部署進一步加強霧霾等大氣污染治理。一是加快調(diào)整能源結(jié)構(gòu);二是發(fā)揮價格、稅收、補貼等的激勵和導(dǎo)向作用;三是落實各方責(zé)任,對各地“ 大氣污染十條措施”的落實情況進行嚴(yán)格考核,考核結(jié)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(qū)性差異,氣溶膠及其光學(xué)特性在全球范圍內(nèi)分布很不均勻,且具有濃度、粒子尺度范圍寬,空間分布復(fù)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(qū)域監(jiān)測的研究需要不斷加強。一款新型的3D可視激光雷達系統(tǒng)可垂直探測高空污染聚散狀況,還可水平了解區(qū)域范圍內(nèi)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(xù)無人值守觀測等優(yōu)點, 逐漸開始被廣泛應(yīng)用于大氣邊界層高度、氣溶膠消光系數(shù)廓線、氣溶膠光學(xué)厚度及云的光學(xué)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的監(jiān)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(yù)警預(yù)報提供有效幫助。特有的水平掃描功能,結(jié)合智能攝像技術(shù)與GIS電子地圖,可定點和定區(qū)域監(jiān)控污染物的水平分布特征和演變規(guī)律,揪出造成污染的“真兇”。從而為城市空氣質(zhì)量監(jiān)測站點的合理布局,了解城市范圍內(nèi)的污染物區(qū)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(wǎng)式”布控整個城區(qū)的重要區(qū)域,對內(nèi)部揚塵和外部飄塵以及跨境輸送等難題做進一步研究;如圖:

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