拉曼气溶胶激光雷达基本原理

以激光为光源，通过探测激光与大气相互作用的光波信号来遥感大气．光波与大气中介质相互作用，产生包含气体分子和气溶胶粒子有关信息的辐射信号，利用适当的反演方法就可以从中得到关于气体分子和气溶胶粒子的相关信息．利用弹性散射信号确定颗粒物消光系数的方法无法改变这样的事实：根据雷达信号来同时确定气溶胶消光系数和后向散射系数这两个未知的物理量．系统主要分为三个部分：光学发射与接收光学系统、光电探测组件中的电子学系统(包括激光器电源、信号放大、采集和控制单元)以及信号存储与数据处理系统．

应用：目前主要应用与大气温度测量以及大气污染测监测，北京奥运会期间曾经利用这项技术进行了大气能见度以及污染颗粒的检测。

济南开展拉曼气溶胶激光雷达观测工作

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为快速获得区域内大气颗粒物分布情况，有效分析颗粒物污染的生消过程和跨界输送，为济南市大气污染提供数据支撑，济南市环境监测中心站近期组织开展了气溶胶激光雷达走航观测工作。此次走航观测工作由1月初开始，3月中旬结束，为期二个多月，分为市区内走航和长途走航两部分。市区内走航观测路线包括济南市二环沿线、绕城高速沿线、经十路全程以及各个空气站周边等我市污染特征明显路线和区域。长途走航结合污染物传输过程，可实时反演不同高度气溶胶浓度，包括北京至济南和济南至龙口两条路线。     车载激光雷达技术是基于米氏散射原理，利用激光对大气颗粒物的时空分布进行遥感探测，获取大气消光系数、退偏振比、边界层高度、光学厚度等参数，分析区域污染物分布、输送特征与来源。此次激光雷达走航充分利用车载激光雷达技术，结合激光雷达数据、地面气象数据、后向轨迹分析等对济南市大气颗粒物污染进行了深入的讨论和分析，对摸清济南市大气颗粒物污染的时空分布和输送规律，实时反映重污染天气演变过程具有重要意义，为***决策者制定大气重点防治策略积累大量监测数据。

拉曼气溶胶激光雷达历史

自从1839年由Daguerre和Niepce拍摄张像片以来，利用像片制作像片平面图(X、Y)技术一直沿用至今。到了1901年荷兰人Fourcade发明了摄影测量的立体观测技术，使得从二维像片可以获取地面三维数据(X、Y、Z)成为可能。一百年以来，立体摄影测量仍然是获取地面三维数据准确和可靠的技术，是国家基本比例尺地形图测绘的重要技术。

什么是拉曼激光雷达？

首先明白一下激光雷达，激光雷达是以激光为光源，通过探测激光与被探测无相互作用的光波信号来遥感测量的．使用振动拉曼技术进行测量的激光雷达技术即为拉曼激光雷达，主要用于大气遥感测量。拉曼激光雷达属于遥感技术的一种。

激光雷达作为一种主动遥感探测技术和工具已有近50 年的历史，目前广泛用于地球科学和气象学、物理学和天文学、生物学与生态保持、***等领域。其中，传统意义上的激光雷达主要用于陆地植被监测、激光大气传输、精细气象探测、***气候预测、海洋环境监测等。随着激光器技术、精细分光技术、光电检测技术和计算机控制技术的飞速发展，激光雷达在遥感探测的高度、空间分辨率、时间上的连续监测和测量精度等方面具有独到的优势。

激光雷达探测原理

光波的物理量可由强度、波长（频率）、相位、偏振态及指向性等来表示。光与物质相互作用主要表现为吸收及散射现象，按作用机理可以分为气溶胶等颗粒物引起的米氏散射，大气分子及原子等引起的瑞利散射、拉曼散射、荧光及共振散射和吸收等现象。通过对各种散射机理及效果进行分析，可以探测物质的物理及化学信息。大气探测激光雷达工作原理与微波雷达相似。一般采用脉冲激光器作为发射源，向大气中发射一束具有高指向性、高能量的窄脉冲宽度的激光束，通过望远镜收集大气中物质产生的后向散射光，并对散射光进行光谱分析，剔除杂散光信号，经光电转换后获得电信号，由计算机进行数据采集、信号分析及数据反演即可得到所需大气参数或信息。