(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211075851.3 (22)申请日 2022.09.02 (71)申请人 中国科学院空天信息创新研究院 地址 100190 北京市海淀区北四环西路19 号 申请人 中国资源卫星应用中心 　 内蒙古北方重工业集团有限公司 (72)发明人 姚微源　秦荣荣　王宁　马灵玲　 韩启金　黎荆梅　金金　张贝贝　 郑青川　侯晓鑫　钱永刚　 (74)专利代理 机构 中科专利商标代理有限责任 公司 11021 专利代理师 王文思 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01)G01S 7/48(2006.01) G01S 17/95(2006.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 113/08(2020.01) (54)发明名称 基于双波长米散射激光雷达数据的气溶胶 廓线反演方法 (57)摘要 本公开提供了一种基于双波长米散射激光 雷达数据的气溶胶廓线反演方法及其装置， 该方 法包括： 获取气溶胶成分廓线初值； 构建混合模 式气溶胶光学特性正向模型； 将气溶胶成分廓线 初值输入至正向模型得到气溶胶激光雷达比和 模拟气溶胶消光系数廓线； 基于气溶胶激光雷达 比， 采用Fernald法反演获得反演气溶胶消光系 数廓线； 根据模拟气溶胶消光系数廓线和反演气 溶胶消光系数廓线得到气溶胶消光系数廓线比 值， 并利用其来调整气溶胶总浓度； 基于气溶胶 光学厚度值调整气溶胶成分比例； 根据调整后的 气溶胶总浓度和各成分比例， 得到新的气溶胶成 分廓线； 重复以上步骤， 直至模拟气溶胶消光系 数廓线与反演气溶胶消光系数廓线的结果差异 小于阈值， 完成气溶胶廓线反演。 权利要求书2页 说明书13页 附图5页 CN 115544725 A 2022.12.30 CN 115544725 A 1.一种基于双波长米散射激光雷达数据的气溶胶廓线反演方法， 其特 征在于， 包括： S1， 根据大气探测激光雷达数据， 获取对应的气溶胶成分廓线初值； S2， 构建混合模式气溶胶光学 特性正向模型； S3， 将所述气溶胶成分廓线初值输入至所述混合模式气溶胶光学特性正向模型进行模 拟， 得到双波长通道的气溶胶激光雷达比和模拟气溶胶消光系数廓线； S4， 基于所述气溶胶激光雷达比， 采用Fernald法反演获得所述大气探测激光雷达数据 的反演气溶胶消光系数廓线； S5， 根据所述模拟气溶胶消光系数廓线和所述反演气溶胶消光系数廓线， 得到双波长 通道的气溶胶消光系数廓线比值， 基于所述气溶胶消光系数廓线比值来调整气溶胶总浓 度， 并计算气溶胶光学厚度值， 基于所述气溶胶光学厚度值调整气溶胶成分比例； S6， 根据调整后的气溶胶总浓度和各成分比例， 计算得到新的气溶胶成分廓线； S7， 判断所述S3中得到的所述模拟气溶胶消光系数廓线及所述S4中得到的所述反演气 溶胶消光系数廓线之间的结果差异是否小于一阈值； 若否， 重复步骤S3～S 6， 直至所述S 3中 得到的所述模拟气溶胶消 光系数廓线及所述S4中得到的所述反演气溶胶消 光系数廓线之 间的结果差异小于一阈值 为止， 迭代结束， 完成气溶胶廓线反演。 2.根据权利要求1所述的基于双波长米散射激光雷达数据的气溶胶廓线反演方法， 其 特征在于， 所述S2中构建 混合模式气溶胶光学 特性正向模型， 包括： S21， 根据所述气溶胶成分廓线得到气溶胶尺度谱分布及气溶胶复折 射率； S22， 基于米散射理论， 根据所述气溶胶尺度谱分布及所述气溶胶复折射率， 得到混合 模式气溶胶光学特征参数； 其中， 该混合模式气溶胶光学特征参数用于实现所述混合模式 气溶胶光学 特性正向模型。 3.根据权利要求2所述的基于双波长米散射激光雷达数据的气溶胶廓线反演方法， 其 特征在于， 所述S21中根据所述气溶胶成分廓线得到气溶胶尺度谱分布， 包括： S211， 根据气溶胶成分的质量混合比廓线， 计算各成分体积浓度； S212， 根据所述气溶胶各成分的体积浓度， 采用对数正态分布函数得到气溶胶的体积 谱分布； S213， 根据所述气溶胶的体积谱分布， 计算得到气溶胶数浓度谱分布。 4.根据权利要求2所述的基于双波长米散射激光雷达数据的气溶胶廓线反演方法， 其 特征在于， 所述混合模式气溶胶光学特征参数包括： 不同类型气溶胶的消光系数、 后向散射 系数、 气溶胶激光雷达比及气溶胶光学厚度。 5.根据权利要求1所述的基于双波长米散射激光雷达数据的气溶胶廓线反演方法， 其 特征在于， 所述S1中根据大气探测激光雷达数据， 获取对应的气溶胶成分廓线初值， 包括： S11， 获取大气探测激光雷达数据； S12， 根据所述大气探测激光雷达数据得到对应的时间信息及经纬度信息； S13， 根据所述时间信息及所述经纬度信息从欧洲中期天气预报中心中第 四代大气成 分全球再分析 数据库获取对应的气溶胶廓线历史数据； S14， 根据所述气溶胶廓线数据分析评估得到所述大气探测激光雷达数据对应的气溶 胶成分廓线初值。 6.根据权利要求1所述的基于双波长米散射激光雷达数据的气溶胶廓线反演方法， 其权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115544725 A 2特征在于， 所述S4中基于所述气溶胶激光雷达比， 采用Fer nald法反演获得所述大气探测激 光雷达数据的反演 气溶胶消光系数廓线， 包括： S41， 选取对流层顶附近的清洁大气所在位置对应的气溶胶后向散射系数作为反演的 边界值； S42， 基于所述气溶胶激光雷达比和所述边界值， 采用所述Fernald法进行反演， 得到所 述大气探测激光雷达数据的反演 气溶胶消光系数廓线。 7.根据权利要求5所述的基于双波长米散射激光雷达数据的气溶胶廓线反演方法， 其 特征在于， 所述气溶胶廓线数据包括沙尘、 海盐、 硫酸盐、 有机物和黑碳气溶胶中的一种或 多种。 8.一种基于双波长米散射激光雷达数据的气溶胶廓线反演装置， 其特 征在于， 包括： 数据获取模块， 用于根据大气探测激光雷达数据， 获取对应的气溶胶成分廓线初值； 光学特性正向模型构建模块， 用于构建 混合模式气溶胶光学 特性正向模型； 数据模拟模块， 用于将所述气溶胶成分廓线初值输入至所述混合模式气溶胶光学特性 正向模型进行模拟， 得到双波长通道对应的气溶胶激光雷达比和模拟气溶胶消光系数廓 线； 数据反演模块， 基于所述气溶胶激光雷达比， 采用Fernald法反演得到所述大气探测激 光雷达数据的反演 气溶胶消光系数廓线； 气溶胶廓线优化模块， 用于根据所述模拟气溶胶消光系数廓线和所述反演气溶胶消光 系数廓线， 获取双波长通道的气溶胶消 光系数廓线比值， 基于所述气溶胶消 光系数廓线比 值来调整气溶胶廓线总浓度， 并计算气溶胶光学厚度值； 基于所述气溶胶光学厚度值调整 气溶胶成分比例； 气溶胶成分廓线更新模块， 用于根据调整后的气溶胶总浓度和各成分比例， 计算得到 新的气溶胶成分廓线； 反演迭代模块， 用于判断所述数据模拟模块中得到的所述模拟气溶胶消光系数廓线及 所述数据反演模块中得到的所述反演气溶胶消 光系数廓线之间的结果差异是否小于一阈 值； 若否， 数据反演迭代， 直至所述数据模拟模块中得到的所述模拟气溶胶消光系数廓线及 所述数据反演模块中得到的所述反演气溶胶消 光系数廓线之间的结果差异小于一阈值为 止， 迭代结束， 完成气溶胶廓线反演。 9.一种电子设备， 其特 征在于， 包括： 一个或多个处 理器； 存储装置， 用于存 储一个或多个程序， 其中， 当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时， 使得所述一个或多个 处理器执行根据权利要求1～7中任一项所述的基于双波长米散射激光雷达数据的气溶胶 廓线反演方法。 10.一种计算机可读存储介质， 其上存储有可执行指令， 该指令被处理器执行时使处理 器执行根据权利要求1～7中任一项所述的基于双波长米散射激光雷达数据的气溶胶廓线 反演方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115544725 A 3