1 中国海洋大学 信息科学与工程学院 海洋技术系，山东 青岛 266100
2 青岛海洋科学与技术国家实验室 区域海洋动力学与数值模拟功能实验室，山东 青岛 266237
3 齐鲁工业大学(山东省科学院) 山东省科学院海洋仪器仪表研究所，山东 青岛 266071
为了评估和分析星载海洋激光雷达探测全球海洋光学参数的性能，依据激光雷达方程和蒙特卡罗模型结果模拟计算激光传输信号，开发了星载海洋激光雷达仿真模拟系统。仿真模拟系统由正向模拟、数据反演与误差分析三部分组成，能够模拟激光发射、传输和探测的全过程。根据给定的激光雷达参数，模拟了443 nm、486.1 nm和532 nm波长在地中海、印度洋、南大洋与太平洋四个典型海区的探测信号。研究结果表明，443 nm和486 nm波长的探测深度在各个海区均比较接近，并且均比532 nm更深。在给定的激光雷达参数情况下，486.1 nm波长在太平洋和南大洋的探测深度分别为120 m和70 m，在地中海和印度洋的探测深度均为约100 m。叶绿素a浓度在以上海区的探测深度分别约为80 m、50 m和70 m。
星载海洋激光雷达 仿真模拟系统 叶绿素a 探测深度 spaceborne oceanographic lidar simulation system Chl-a detection depth 红外与激光工程
2021, 50(2): 20200164
1 中国海洋大学 信息科学与工程学院 海洋技术系, 山东 青岛 266100
2 青岛海洋科学与技术国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室, 山东 青岛 266237
3 美国麻省大学波士顿分校, 美国 马萨诸塞州 02125
4 齐鲁工业大学(山东省科学院) 山东省科学院海洋仪器仪表研究所, 山东 青岛 266001
激光雷达能够高效获取海洋光学特性的垂直剖面信息, 是海洋光学探测的重要手段之一。利用蒙特卡罗仿真方法, 基于Gordon(1982)的机载激光雷达测量水体光学参数模型, 研究了船载激光雷达在水中的传输过程和水中光场分布。特别研究考虑了接收视场角和望远镜半径等参数的影响, 建立了适用于船载海洋激光雷达的模拟系统。在激光雷达的传输等效为太阳光传输后, 该模拟系统与常用的HydroLight的模拟进行了比对印证并获得了一致的结果。在此基础上, 通过模拟得到的激光雷达回波信号分析了不同激光雷达测量模式及典型水体条件下激光雷达消光系数α和海水光学参数之间的关系。船载激光雷达结果表明, 在窄接收视场角情况下, 激光雷达消光系数α趋向于水体光束衰减系数c; 在宽接收视场角情况下, α趋近于水体的向下辐照度漫射衰减系数Kd。相比机载观测, 船载观测的α趋近Kd的速度变缓。在垂直分层水体中, 激光雷达在下层水体中测量的α值会向上层水体的α值偏移。该结果为研究海洋激光雷达测量参数与海洋光学参数之间的关系提供了进一步的认知。
海洋激光雷达 蒙特卡罗模拟 激光雷达消光系数 垂直剖面 oceanographic lidar Monte Carlo simulation lidar extinction coefficient vertical profile 红外与激光工程
2020, 49(2): 0205010
1 中国海洋大学 信息科学与工程学院 海洋技术系, 山东 青岛 266100
2 青岛海洋科学与技术国家实验室 区域海洋动力学与数值模拟功能实验室, 山东 青岛 266237
3 齐鲁工业大学(山东省科学院), 山东省科学院海洋仪器仪表研究所, 山东 青岛 266001
为了评估和分析激光雷达探测全球海洋光学参数的性能, 根据激光雷达方程和给定的激光雷达参数, 使用MODIS Level 3全球年平均的海水吸收系数a(λ)和后向散射系数bb(λ)数据作为海水光学参数的参考值, 对蓝绿光星载海洋激光雷达在全球海洋的探测深度进行了估算和分析。研究结果表明: 星载海洋激光雷达探测深度的分布主要依赖于探测波长和水体光学性质, 清洁大洋水的最优探测波长在460 nm左右, 白天和夜间的最大探测深度分别为~110 m和~120 m; 沿岸浑浊水的最优探测波长多在500 nm以上, 最大探测深度只能达到20 m或更浅。探测波长为470~480 nm时, 星载海洋激光雷达在全球范围内的平均探测能力最佳。
海洋激光雷达 卫星遥感 探测深度 信噪比 oceanographic lidar satellite remote sensing detection depth signal-to-noise ratio 红外与激光工程
2019, 48(1): 0106006
