海洋次表層是浮游生物分布和海氣能量交換的主要區(qū)域,對海洋生態(tài)系統(tǒng)、海洋物質循環(huán)以及全球氣候變化有著非常重要的作用。海洋次表層的光學特性與浮游生物、營養(yǎng)鹽和顆粒物等水體成分有著密切關系。對海洋次表層的光學特性進行高精度探測對研究海洋生命系統(tǒng)、理解海洋在氣候變化中作用尤其重要。星載激光雷達具有垂直結構探測能力和不受太陽光限制、能實現(xiàn)長期觀測等優(yōu)點,相比于原位和水色遙感手段具有不可替代的優(yōu)勢,成為目前最有前途的海洋主動遙感工具。目前,各國的星載激光雷達系統(tǒng)仍處于研發(fā)階段,在前期進行正演模型和探測機理研究對設計性能良好的星載激光雷達硬件系統(tǒng)、充分發(fā)揮星載激光雷達的遙感能力具有重要意義。本文從星載海洋激光雷達輻射傳輸正演模型出發(fā),對海洋激光雷達的探測機理、反演算法和硬件參數(shù)等進行了探索。主要研究內(nèi)容如下:利用蒙特卡羅(Monte Carlo,MC)方法建立了星載海洋激光雷達回波信號數(shù)值仿真模型。為了對星載海洋激光雷達回波信號有直觀的認識本文建立了半解析MC雷達回波信號仿真模型,能夠實現(xiàn)對垂直分層的海水進行高效仿真;并通過隨機現(xiàn)象學方法對模型的有效性進行了驗證。為進一步探究激光雷達的探測機理提供了...

【文章頁數(shù)】：139 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１－１?ＮＡＳＡ?ＡＯＬ系統(tǒng)（ａ）原理圖及（ｂ）儀器圖??

［４］。例如，１９９３年，ＹｏｄｅＰ６］等人將拉曼校正測量方法用于研究葉綠素在大西??洋的空間分布，并得出葉綠素在空間分布上變化很大的結論，在利用船載測量葉綠素時需??要考慮這種空間分布。１９９４年，１４＆１＾１１［１７］等人利用ＡＯＬ在鐵富集實驗中收集的數(shù)據(jù)來驗??證鐵對赤道附....

圖１－２?ＮＯＡＡ機載探魚雷達ＦＬＯＥ（ａ）系統(tǒng)原理框圖＿和〇））探測浮游植物散射層的典型應用［２５］??２０世紀末２１世紀初，美國海軍航空系統(tǒng)司令部（ＮＡＶＡＩＲ）研發(fā)了專門提取海水光??

ｒｎｓｉｄｅ通過迭代方法擴展了該生物光學模型，使??之可以反演葉綠素濃度［３２］。之后，這種方法也被用來研究北極地區(qū)的浮游動物層和初級生??產(chǎn)力的垂直分布［２７］。??Ｉ?ｔｏ?Ｃｏｍｐｕｔｅｒ??（ａ）?ｐ］?Ｄｅｔｅｃｔｏｒ?（ｂ）?＾?＾??ｆ?Ｉ?Ｓｎｓ?１—??Ｈｈ?Ａ....

圖１－３浙江大學船載激光雷達系統(tǒng)（ａ）原理框圖和（ｂ）海試實物圖［５８］??

反演兩個未知數(shù)的困難［５３］。２０１９年，浙江大學、自然資源部第二海洋研究所共同研制的??５３２ｎｍ彈性散射激光雷達（如圖ｌ－３（ａ）所示）在江山峽口水庫進行實驗，探測了水體的漫??射衰減系數(shù)和退偏比［５７］。２０１９年，浙江大學利用研制的船載海洋激光雷達在中國黃海開??展實驗（....

圖１－４上光所Ｍａｐｐｅｒ５０００（ａ）系統(tǒng)光路示意圖和（ｂ）浮游植物層探測應用［５５］??

Ｍ－??Ｉ系統(tǒng)在激光脈沖重復頻率、波形采集速率、定位精度和水深測量動態(tài)范圍等技術指標上??的不足。整體性能指標有了較大的提升，尤其是淺水測量能力、測點密度和位置精度，為??今后的產(chǎn)品化奠定了較好的技術基礎［５９］。為了實現(xiàn)海陸一體化測繪的機載激光雷達產(chǎn)品和??應用開發(fā)，并最終實現(xiàn)....

本文編號：3976482