激光雷达技术在大气环境监测中的应用、问题分析与发展预测

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激光雷达技术在大气环境监测中的应用、问题

分析与发展预测

　　摘要：从20 世纪 60 年代以来，激光雷达技术不断的得到发展，截止到现在为止，激光雷

达技术已经在较多的场景得到广泛的应用。其被运用在相关技术的科学研究、国家的军事领

域、国家的经济发展等很多方面，涉猎极广，其中特别是在气象领域取得了很大程度的进展。

文章针对激光雷达技术在大气环境取得的成就展开论述，对激光雷达的组成、特征以及分类进

行了简单的说明，对激光雷达技术的发展进行了从无到有的论述，对激光雷达技术在各个环节

的运用进行了探讨，最后分析并提出了激光雷达存在的问题以及对未来的发展道路的预测。

　　关键词:激光;雷达技术;大气;环境监测;应用;

　　引言

　　激光雷达技术的发展与应用十分迅速，激光雷达拥有很多特点，例如方向性强、单色性

高；从技术方面分析，激光雷达还具备极好的灵敏度，并且还具备很高的抗干扰性以及空间分

辨率，在探测过程中不存在盲区的特点。所以，激光雷达技术目前被广泛应用在环境监测、道

路勘测、航天科技、导航定位、水利开发等各个领域中，还能够对污染物的扩散和沙尘暴的过

程进行有效的监测，起着关键的作用[1]。

　　 1　激光雷达技术的概述

　　 1.1　激光雷达的组成原理

　　激光雷达，顾名思义是将雷达技术与激光技术结合在一起的产物。它主要由辐射器、接收

器、天线组成，目前辐射器主要由激光器构成，接收器主要是光电探测器构成，而通过光线望

远镜作为雷达的天线。激光雷达主要通过激光的波线进行距离的测量并确定方向与位置，通过

方位、速度与反射回来的光线进行物体的识别，是一种非常有效的监测用具。要进行大气监测

处与激光雷达系统的直线距离的测量，可采用公式 Z=T×C/2，其中 Z表示直接距离，T表示延

迟时长，C表示光速。激光雷达系统主要由 6部分构成，包括激光器、探测器、天线、信号处

理装置、控制装置和电源。其系统原理框架图如图 1所示：

　　　图1　激光雷达系统原理框图　

　　 1.2　激光雷达的基本特征

　　激光雷达系统能够在可见光和红外线两种波段上发挥作用。在激光器的运用下，激光雷达

在光脉冲波与电脉冲波来回转换，最后还原到电脉冲波，在这段过程中，光线接收器在光脉冲

波的转换和反射的光波过程起到了非常决定性的一步，据此可得，激光雷达是结合了较为传统

的雷达技术和现代化的激光技术，能够利用相关技术进行精准度高的物体识别。

　　与之前的探测系统作比较，激光雷达体系对距离、位置和角度的探测更加的精准，能够利

用相关技术进行精准度高的物体识别。随着激光雷达技术的深入研究，专业人员研制出越来越

多样化的雷达设施，根据需求演化出满足各种作用的激光雷达系统，同时也被应用在了越来越

多的领域[2]。

　　 1.3　激光雷达的类型简述

　　激光雷达按照不同的需求性质可分为不同的类型。首先，根据激光器所使用的物质差异可

以分为气体、半导体、固体激光雷达。气体激光雷达比较常用的是二氧化碳激光雷达，它主要

应用在红外线区域，其间距远，传输小，在大气环境监测中起到了很大的作用；半导体激光雷

达一般都用来进行云层的高度测量，主要因为它具备尺寸相对较小、价格普遍实惠等的特点；

固体激光雷达大多数被用来探测大气层污染物、可见度、风速、温度和湿度等等。

　　 2　激光雷达技术的发展

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摘要：

激光雷达技术在大气环境监测中的应用、问题分析与发展预测　　摘要：从20世纪60年代以来，激光雷达技术不断的得到发展，截止到现在为止，激光雷达技术已经在较多的场景得到广泛的应用。其被运用在相关技术的科学研究、国家的军事领域、国家的经济发展等很多方面，涉猎极广，其中特别是在气象领域取得了很大程度的进展。文章针对激光雷达技术在大气环境取得的成就展开论述，对激光雷达的组成、特征以及分类进行了简单的说明，对激光雷达技术的发展进行了从无到有的论述，对激光雷达技术在各个环节的运用进行了探讨，最后分析并提出了激光雷达存在的问题以及对未来的发展道路的预测。　　关键词:激光;雷达技术;大气;环境监测;应用;　　引...

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