CN103344611A - 基于ccd成像技术的侧向激光雷达测量气溶胶参数的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于CCD成像技术的侧向激光雷达测量气溶胶参数的方法。它先选定水平方向上参考点的气溶胶和大气分子的比相函数值，测得并认定参考点上的气溶胶后向散射系数值与各散射角处的相等，再将其与CCD相机各像素的偏角（θ）、角宽度（dθ）、CCD相机（3）和激光雷达发射光束（5）的垂直距离（D）一起代入侧向激光雷达方程式中，数值解出相邻点上的气溶胶比相函数后，将相邻点作为新的参考点，逐次求解，直至得到气溶胶比相函数的廓线；之后，先认定已得到的水平方向上的气溶胶比相函数值与垂直方向上的相等，测得作为参考点的某高度处气溶胶后向散射系数值，再采用前述方法得到气溶胶后向散射系数的廓线。它能测得与实际相符的气溶胶参数。

Description

基于CCD成像技术的侧向激光雷达测量气溶胶参数的方法

技术领域

本发明涉及一种激光雷达测量气溶胶参数的方法，尤其是一种基于CCD成像技术的侧向激光雷达测量气溶胶参数的方法。

背景技术

CCD成像侧向激光雷达是国际上正在研究的一种新技术，它是将发射装置与接收装置分两处放置，用CCD相机中不同像素上的信号强度记录发射光束上不同距离处的侧向散射光强度。CCD相机到发射光束的垂直距离一般在5～200m，CCD相机的张角可达成90度。这样，CCD相机可探测到的光束范围可从0到5km。

这一原理及装置与普通激光雷达——后向散射激光雷达是不同的。普通激光雷达接收的是后向散射光，而CCD成像侧向激光雷达接收的是侧向散射光且侧向角度随距离而变化；普通激光雷达用望远镜来接收后向散射光，而CCD成像侧向激光雷达是用CCD相机接收侧向散射光。它避免了后向散射激光雷达中几何因子的影响，同时由于使用的是侧向技术，其空间分辨率在近距离段很高，在结构上又简单得多。这些优点很适合用来探测近地层的大气气溶胶空间分布。

目前，这一新技术在国内外还处于研究之中，主要存在两个技术难点：一是如何准确确定CCD中像素与发射光束的对应关系；二是探索合适的侧向激光雷达的反演方法。为此，人们做出了不懈的努力，如中国发明专利申请CN103149560A于2013年6月12日公布的本申请人的一种“CCD成像侧向激光雷达的标定方法”。该发明专利申请文献中公开的标定方法为先依次使用CCD相机获取定标表格的CCD图像，由定标表格的CCD图像中表格的编号和该表格中与表格编号增量同一维像素的编号计算出各像素的偏角和角宽度，再将CCD相机置于激光雷达发射光束的侧近处之后，采用三点定位法确定CCD相机与激光雷达发射光束的垂直距离，将各像素的偏角、角宽度和CCD相机与激光雷达发射光束的垂直距离代入侧向激光雷达方程之中，由其反演计算出大气参数。它虽然很好地解决了如何准确确定CCD中像素与发射光束的对应关系的难题，却未能有效地探索出合适的侧向激光雷达的反演方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题为克服现有技术中的缺憾之处，提供一种合理、可行、与实际相符的基于CCD成像技术的侧向激光雷达测量气溶胶参数的方法。

为解决本发明的技术问题，所采用的技术方案为：基于CCD成像技术的侧向激光雷达测量气溶胶参数的方法包括CCD相机的标定和利用CCD成像技术获取激光在大气中的散射光信号，特别是主要组成步骤为：

步骤1，先将CCD侧向激光雷达工作在大气较均匀时间段内的水平方向上，选定散射角为179～180度处为参考点的气溶胶比相函数值和大气分子比相函数值皆为1，再测得参考点上的气溶胶后向散射系数值，并认定此值与水平方向上各散射角处的气溶胶后向散射系数值皆相等，之后，

步骤1.1，将参考点上的气溶胶后向散射系数值和气溶胶比相函数值与CCD相机各像素的偏角θ、角宽度dθ、CCD相机和激光雷达发射光束的垂直距离D一起代入侧向激光雷达方程式

中，方程中的P(θ)为θ偏角方向上对应像素接收到的信号强度，P₀为激光雷达发射光束的功率，K为接收系统的光学透过率，A为光学系统的有效面积，T_i、T_r分别为激光竖直方向和斜方向上的透过率，β(θ)为气溶胶侧向散射系数，其由β(θ)=β₁(θ)f₁(θ)+β₂(θ)f₂(θ)构成，式中的β₁(θ)为气溶胶后向散射系数、β₂(θ)为大气分子后向散射系数、f₁(θ)为气溶胶比相函数、f₂(θ)为大气分子比相函数，按以下方法反演计算出参考点相邻点上的气溶胶比相函数值，

设参考点散射角为θ_c，气溶胶后向散射系数为β₁(θ_c)，大气的光学厚度为τ_c，取常数则带衰减的侧向激光雷达信号β′(θ)定义为

${\mathrm{\β}}^{\′}\left(\mathrm{\θ}\right)=\frac{P\left(\mathrm{\θ}\right)}{C}$                                               ①，

理论上带衰减的侧向激光雷达信号的表达式为，

β′(θ)＝[β₁(θ)f(θ)₁+β₂(θ)f₂(θ)]exp-(Δτ+τ_c(1/cos(π-θ)-1/cos(π-θ_c))+Δτ/cos(π-θ))dθ

                                                      ②，

式中的Δτ为散射角从θ_c到θ处的大气垂直光学厚度，从参考点开始，运用数值算法，拟合方程①式和②式，数值解出参考点相邻点上的气溶胶比相函数f₁(θ_c+dθ)，

步骤1.2，将相邻点作为新的参考点，向散射角变小的方向选取新的相邻点，重复步骤1.1，数值解出新相邻点上的气溶胶比相函数f₁(θ_c+dθ)，直至获得探测范围内所有选定散射角的气溶胶比相函数值，得到气溶胶比相函数f₁(θ)的廓线；

步骤2，先将CCD侧向激光雷达工作在与水平面相垂直方向上，并认定由步骤1得到的水平方向上的气溶胶比相函数值与垂直方向上的相等，再选取探测高度上的某处作为参考点，测得该点上的气溶胶后向散射系数值，之后，

步骤2.1，将参考点上的气溶胶后向散射系数值和气溶胶比相函数值与CCD相机各像素的偏角θ、角宽度dθ、CCD相机和激光雷达发射光束的垂直距离D一起代入侧向激光雷达方程式

中，按以下方法反演计算出参考点相邻点上的气溶胶后向散射系数值，

设参考点散射角为θ_c，气溶胶后向散射系数为β₁(θ_c)，大气的光学厚度为τ_c，取常数

则带衰减的侧向激光雷达信号β′(θ)定义为

${\mathrm{\β}}^{\′}\left(\mathrm{\θ}\right)=\frac{P\left(\mathrm{\θ}\right)}{C}$                                                ①，

理论上带衰减的侧向激光雷达信号的表达式为，

β′(θ)＝[β₁(θ)f(θ)₁+β₂(θ)f₂(θ)]exp-(Δτ+τ_c(1/cos(π-θ)-1/cos(π-θ_c))+Δτ/cos(π-θ))dθ

                                                      ②，

式中的Δτ为散射角从θ_c到θ处的大气垂直光学厚度，从参考点开始，运用数值算法，拟合方程①式和②式，数值解出参考点相邻点上的气溶胶后向散射系数β₁(θ_c+dθ)，

步骤2.2，将相邻点作为新的参考点，先后向高处和低处两个方向上选取新的相邻点，重复步骤2.1，数值解出新相邻点上的气溶胶后向散射系数β₁(θ_c+dθ)，直至获得探测范围内所有选定高度上的气溶胶后向散射系数值，得到气溶胶后向散射系数β₁(θ)的廓线；

步骤3，由θ角上的气溶胶相函数与气溶胶后向散射系数之比为气溶胶比相函数的定义得到气溶胶相函数的廓线。

作为基于CCD成像技术的侧向激光雷达测量气溶胶参数的方法的进一步改进：

所述的由气溶胶后向散射系数的廓线和气溶胶消光后向散射比相乘得出垂直方向上的气溶胶消光系数的廓线；

所述的测得气溶胶消光后向散射比的数值为使用拉曼激光雷达，或使用探空气球；

所述的测得参考点上的气溶胶后向散射系数值为使用后向散射激光雷达，或使用探空气球；

所述的CCD相机的标定为先将CCD相机光轴与定标表格的平面垂直后，使用CCD相机获取定标表格的CCD图像，再由定标表格的CCD图像中表格的编号和该表格中与表格编号增量同一维像素的编号计算出各像素的偏角和角宽度；

所述的CCD相机的张角为60～120度，其与定标表格的垂直距离为5～10m；

所述的定标表格为单行表格，单行表格中的表格为边长为1cm的黑白相间的正方形表格；

所述的CCD相机和激光雷达发射光束的垂直距离的测定为使用三点定位法，其依次由公式

和实现，式中，h为CCD相机至激光雷达发射光束的垂足点与激光雷达发射光束上第一参考点之间的距离，r₂为CCD相机与激光雷达发射光束上第二参考点之间的距离，r₁为CCD相机与激光雷达发射光束上第一参考点之间的距离，d为激光雷达发射光束上第一参考点与第二参考点之间的距离，D为CCD相机与激光雷达发射光束的垂直距离；

所述的实现三点定位法时，将CCD相机置于经纬测绘仪上，并使用激光测距机分别测定CCD相机与激光雷达发射光束上第一参考点之间的距离和CCD相机与激光雷达发射光束上第二参考点之间的距离；

所述的水平方向上和垂直方向上各相邻点的个数均为2000～4000个。

相对于现有技术的有益效果是，在侧向激光雷达方程中，大气分子的相关参数可由分子模型和瑞利散射理论计算而得到；气溶胶要测量的相关量有气溶胶比相函数、气溶胶后向散射系数和气溶胶消光后向散射比，其中，气溶胶消光后向散射比通常可由其它方法测量，可以认为是已知的，此时剩下的就只有气溶胶比相函数和气溶胶后向散射系数这两组未知量。然而，在一组方程中，包含两组未知量是仍然解不出的；为此，本发明利用了自然界的一些特殊情形来进行反演：一是先选择一个大气气溶胶在水平方向上比较均匀的时间段，让CCD侧向激光雷达工作在水平方向上进行探测，此时可合理地认为气溶胶后向散射系数在水平方向上是处处相等的，选散射角为179～180度处为参考点，这时参考点的气溶胶比相函数值就是1，再由后向散射激光雷达或探空气球探测到该参考点的后向散射系数值，代入侧向激光雷达方程，就可反演出参考点相邻点的气溶胶比相函数值；二是先让CCD侧向激光雷达工作在垂直方向上进行探测，此时由于大气边界层内气溶胶充分混合，可合理地认为边界层内气溶胶比相函数廓线在不同的高度上是相等的，与水平方向上一致的，这时的侧向激光雷达方程中就只剩下一组气溶胶后向散射系数变量了，再在探测的高度上选一个参考点，由后向散射激光雷达或探空气球探测到该参考点的气溶胶后向散射系数值，代入侧向激光雷达方程，就可反演出参考点相邻点的气溶胶后向散射系数值。这种充分利用自然界的一些特殊情形来实现反演的目的，既有效地探索出了合适的侧向激光雷达的反演方法，又合理、可行，经与其它方法比较和验证后，其与实际情况的符合率几乎一致，还有着测量气溶胶参数简便、精准的特点。当将其投入实际使用后，测量结果达到或超过了设计时的指标，其具体指标如下：

激光器为连续或脉冲工作方式，其工作波长为532nm，输出功率连续时大于10W，脉冲时为200mJ；

CCD相机为在-20度条件下暗光子数小于1光子数/像元，总张角大于60度，分辨角小于0.03度/像元；

探测大气消光系数的灵敏度为0.05km^-1；

探测距离精度为在3公里处的距离分辨率小于50m；

最大探测距离为在晴天时，最大距离大于3km。

作为有益效果的进一步体现，一是优选由气溶胶后向散射系数的廓线和气溶胶消光后向散射比相乘得出垂直方向上的气溶胶消光系数的廓线，方便快捷。二是优选测得气溶胶消光后向散射比的数值为使用拉曼激光雷达，或使用探空气球，优选测得参考点上的气溶胶后向散射系数值为使用后向散射激光雷达，或使用探空气球，均既准确又方便。三是水平方向上和垂直方向上各相邻点的个数均优选为2000～4000个，完全满足了测量精度的要求。

附图说明

下面结合附图对本发明的优选方式作进一步详细的描述。

图1是实施本发明时的一种基本结构示意图。

图2是本发明对CCD相机中的像素与激光雷达发射光束的位置——定标表格进行标定的一种定标示意图。

图3是采用三点定位法确定CCD相机与激光雷达发射光束的垂直距离的一种三点定位技术示意图。

具体实施方式

参见图1、图2和图3，基于CCD成像技术的侧向激光雷达测量气溶胶参数的方法如下：

首先，

对CCD相机进行标定，其具体为先将CCD相机光轴1与定标表格2的平面垂直后，使用CCD相机3获取定标表格2的CCD图像；其中，CCD相机3的张角6为90（可为60～120）度，其与定标表格2的垂直距离为5（可为5～10）m，定标表格2为单行表格，单行表格中的表格为边长为1cm的黑白相间的正方形表格。再由定标表格2的CCD图像中表格的编号和该表格中与表格编号增量同一维像素的编号计算出各像素的偏角θ和角宽度dθ。

其次，

先将CCD相机3置于激光雷达发射光束5的侧方向上，再使用三点定位法测定CCD相机3和激光雷达发射光束5的垂直距离D，其依次由公式

和

实现，式中，h为CCD相机3至激光雷达发射光束5的垂足点7与激光雷达发射光束5上第一参考点8之间的距离，r₂为CCD相机3与激光雷达发射光束5上第二参考点9之间的距离，r₁为CCD相机3与激光雷达发射光束5上第一参考点8之间的距离，d为激光雷达发射光束5上第一参考点8与第二参考点9之间的距离，D为CCD相机3与激光雷达发射光束5的垂直距离；其中，实现三点定位法时，将CCD相机3置于经纬测绘仪上，并使用激光测距机分别测定CCD相机3与激光雷达发射光束5上第一参考点8之间的距离r₁和CCD相机3与激光雷达发射光束5上第二参考点9之间的距离r₂。

再次，

步骤1，先将CCD侧向激光雷达工作在大气较均匀时间段内的水平方向上，选定散射角为180（可为179～180）度处为参考点的气溶胶比相函数值和大气分子比相函数值皆为1，再测得参考点上的气溶胶后向散射系数值，并认定此值与水平方向上各散射角处的气溶胶后向散射系数值皆相等；其中，测得参考点上的气溶胶后向散射系数值为使用后向散射激光雷达。之后，

步骤1.1，将参考点上的气溶胶后向散射系数值和气溶胶比相函数值与CCD相机各像素的偏角θ、角宽度dθ、CCD相机3和激光雷达发射光束5的垂直距离D一起代入侧向激光雷达方程式

中，方程中的P(θ)为θ偏角方向上对应像素接收到的信号强度，P₀为激光雷达发射光束的功率，K为接收系统的光学透过率，A为光学系统的有效面积，T_i、T_r分别为激光竖直方向和斜方向上的透过率，β(θ)为气溶胶侧向散射系数，其由β(θ)=β₁(θ)f₁(θ)+β₂(θ)f₂(θ)构成，式中的β₁(θ)为气溶胶后向散射系数、β₂(θ)为大气分子后向散射系数、f₁(θ)为气溶胶比相函数、f₂(θ)为大气分子比相函数，按以下方法反演计算出参考点相邻点上的气溶胶比相函数值，

设参考点散射角为θ_c，气溶胶后向散射系数为β₁(θ_c)，大气的光学厚度为τ_c，取常数

则带衰减的侧向激光雷达信号β′(θ)定义为

${\mathrm{\β}}^{\′}\left(\mathrm{\θ}\right)=\frac{P\left(\mathrm{\θ}\right)}{C}$                                                       ①，

理论上带衰减的侧向激光雷达信号的表达式为，

β′(θ)＝[β₁(θ)f(θ)₁+β₂(θ)f₂(θ)]exp-(Δτ+τ_c(1/cos(π-θ)-1/cos(π-θ_c))+Δτ/cos(π-θ))dθ

                                                      ②，

式中的Δτ为散射角从θ_c到θ处的大气垂直光学厚度，从参考点开始，运用数值算法，拟合方程①式和②式，数值解出参考点相邻点上的气溶胶比相函数f₁(θ_c+dθ)，

步骤1.2，将相邻点作为新的参考点，向散射角变小的方向选取新的相邻点，重复步骤1.1，数值解出新相邻点上的气溶胶比相函数f₁(θ_c+dθ)，水平方向上各相邻点的个数选为3000个，直至获得探测范围内所有选定散射角的气溶胶比相函数值，得到气溶胶比相函数f₁(θ)的廓线；

步骤2，先将CCD侧向激光雷达工作在与水平面相垂直方向上，并认定由步骤1得到的水平方向上的气溶胶比相函数值与垂直方向上的相等，再选取探测高度上的某处作为参考点，测得该点上的气溶胶后向散射系数值；其中，测得参考点上的气溶胶后向散射系数值为使用后向散射激光雷达。之后，

步骤2.1，将参考点上的气溶胶后向散射系数值和气溶胶比相函数值与CCD相机各像素的偏角θ、角宽度dθ、CCD相机3和激光雷达发射光束5的垂直距离D一起代入侧向激光雷达方程式

中，按以下方法反演计算出参考点相邻点上的气溶胶后向散射系数值，

设参考点散射角为θ_c，气溶胶后向散射系数为β₁(θ_c)，大气的光学厚度为τ_c，取常数则带衰减的侧向激光雷达信号β′(θ)定义为

${\mathrm{\β}}^{\′}\left(\mathrm{\θ}\right)=\frac{P\left(\mathrm{\θ}\right)}{C}$                                                       ①，

理论上带衰减的侧向激光雷达信号的表达式为，

β′(θ)＝[β₁(θ)f(θ)₁+β₂(θ)f₂(θ)]exp-(Δτ+τ_c(1/cos(π-θ)-1/cos(π-θ_c))+Δτ/cos(π-θ))dθ

                                                      ②，

式中的Δτ为散射角从θ_c到θ处的大气垂直光学厚度，从参考点开始，运用数值算法，拟合方程①式和②式，数值解出参考点相邻点上的气溶胶后向散射系数β₁(θ_c+dθ)，

步骤2.2，将相邻点作为新的参考点，先后向高处和低处两个方向上选取新的相邻点，重复步骤2.1，数值解出新相邻点上的气溶胶后向散射系数β₁(θ_c+dθ)，垂直方向上各相邻点的个数选为3000个，直至获得探测范围内所有选定高度上的气溶胶后向散射系数值，得到气溶胶后向散射系数β₁(θ)的廓线；

步骤3，由θ角上的气溶胶相函数与气溶胶后向散射系数之比为气溶胶比相函数的定义得到气溶胶相函数的廓线。

最后，

由气溶胶后向散射系数的廓线和气溶胶消光后向散射比相乘得出垂直方向上的气溶胶消光系数的廓线；其中，测得气溶胶消光后向散射比的数值为使用拉曼激光雷达，或使用探空气球。

显然，本领域的技术人员可以对本发明的基于CCD成像技术的侧向激光雷达测量气溶胶参数的方法进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种基于CCD成像技术的侧向激光雷达测量气溶胶参数的方法，包括CCD相机的标定和利用CCD成像技术获取激光在大气中的散射光信号，其特征在于主要组成步骤为：

步骤1，先将CCD侧向激光雷达工作在大气较均匀时间段内的水平方向上，选定散射角为179～180度处为参考点的气溶胶比相函数值和大气分子比相函数值皆为1，再测得参考点上的气溶胶后向散射系数值，并认定此值与水平方向上各散射角处的气溶胶后向散射系数值皆相等，之后，

步骤1.1，将参考点上的气溶胶后向散射系数值和气溶胶比相函数值与CCD相机各像素的偏角（θ）、角宽度（dθ）、CCD相机（3）和激光雷达发射光束（5）的垂直距离（D）一起代入侧向激光雷达方程式

中，方程中的P(θ)为θ偏角方向上对应像素接收到的信号强度，P₀为激光雷达发射光束的功率，K为接收系统的光学透过率，A为光学系统的有效面积，T_i、T_r分别为激光竖直方向和斜方向上的透过率，β(θ)为气溶胶侧向散射系数，其由β(θ)=β₁(θ)f₁(θ)+β₂(θ)f₂(θ)构成，式中的β₁(θ)为气溶胶后向散射系数、β₂(θ)为大气分子后向散射系数、f₁(θ)为气溶胶比相函数、f₂(θ)为大气分子比相函数，按以下方法反演计算出参考点相邻点上的气溶胶比相函数值，

设参考点散射角为θ_c，气溶胶后向散射系数为β₁(θ_c)，大气的光学厚度为τ_c，取常数

则带衰减的侧向激光雷达信号β′(θ)定义为

${\mathrm{\β}}^{\′}\left(\mathrm{\θ}\right)=\frac{P\left(\mathrm{\θ}\right)}{C}$                                                       ①，

理论上带衰减的侧向激光雷达信号的表达式为，

β′(θ)＝[β₁(θ)f(θ)₁+β₂(θ)f₂(θ)]exp-(Δτ+τ_c(1/cos(π-θ)-1/cos(π-θ_c))+Δτ/cos(π-θ))dθ

                                                      ②，

式中的Δτ为散射角从θ_c到θ处的大气垂直光学厚度，从参考点开始，运用数值算法，拟合方程①式和②式，数值解出参考点相邻点上的气溶胶比相函数f₁(θ_c+dθ)，

步骤1.2，将相邻点作为新的参考点，向散射角变小的方向选取新的相邻点，重复步骤1.1，数值解出新相邻点上的气溶胶比相函数f₁(θ_c+dθ)，直至获得探测范围内所有选定散射角的气溶胶比相函数值，得到气溶胶比相函数f₁(θ)的廓线；

步骤2，先将CCD侧向激光雷达工作在与水平面相垂直方向上，并认定由步骤1得到的水平方向上的气溶胶比相函数值与垂直方向上的相等，再选取探测高度上的某处作为参考点，测得该点上的气溶胶后向散射系数值，之后，

步骤2.1，将参考点上的气溶胶后向散射系数值和气溶胶比相函数值与CCD相机各像素的偏角（θ）、角宽度（dθ）、CCD相机（3）和激光雷达发射光束（5）的垂直距离（D）一起代入侧向激光雷达方程式

中，按以下方法反演计算出参考点相邻点上的气溶胶后向散射系数值，

设参考点散射角为θ_c，气溶胶后向散射系数为β₁(θ_c)，大气的光学厚度为τ_c，取常数

则带衰减的侧向激光雷达信号β′(θ)定义为

${\mathrm{\β}}^{\′}\left(\mathrm{\θ}\right)=\frac{P\left(\mathrm{\θ}\right)}{C}$                                                       ①，

理论上带衰减的侧向激光雷达信号的表达式为，

β′(θ)＝[β₁(θ)f(θ)₁+β₂(θ)f₂(θ)]exp-(Δτ+τ_c(1/cos(π-θ)-1/cos(π-θ_c))+Δτ/cos(π-θ))dθ

                                                      ②，

式中的Δτ为散射角从θ_c到θ处的大气垂直光学厚度，从参考点开始，运用数值算法，拟合方程①式和②式，数值解出参考点相邻点上的气溶胶后向散射系数β₁(θ_c+dθ)，

步骤2.2，将相邻点作为新的参考点，先后向高处和低处两个方向上选取新的相邻点，重复步骤2.1，数值解出新相邻点上的气溶胶后向散射系数β₁(θ_c+dθ)，直至获得探测范围内所有选定高度上的气溶胶后向散射系数值，得到气溶胶后向散射系数β₁(θ)的廓线；

步骤3，由θ角上的气溶胶相函数与气溶胶后向散射系数之比为气溶胶比相函数的定义得到气溶胶相函数的廓线。

2.根据权利要求1所述的基于CCD成像技术的侧向激光雷达测量气溶胶参数的方法，其特征是由气溶胶后向散射系数的廓线和气溶胶消光后向散射比相乘得出垂直方向上的气溶胶消光系数的廓线。

3.根据权利要求2所述的基于CCD成像技术的侧向激光雷达测量气溶胶参数的方法，其特征是测得气溶胶消光后向散射比的数值为使用拉曼激光雷达，或使用探空气球。

4.根据权利要求1所述的基于CCD成像技术的侧向激光雷达测量气溶胶参数的方法，其特征是测得参考点上的气溶胶后向散射系数值为使用后向散射激光雷达，或使用探空气球。

5.根据权利要求1所述的基于CCD成像技术的侧向激光雷达测量气溶胶参数的方法，其特征是CCD相机的标定为先将CCD相机光轴（1）与定标表格（2）的平面垂直后，使用CCD相机（3）获取定标表格（2）的CCD图像，再由定标表格（2）的CCD图像中表格的编号和该表格中与表格编号增量同一维像素的编号计算出各像素的偏角（θ）和角宽度（dθ）。

6.根据权利要求5所述的基于CCD成像技术的侧向激光雷达测量气溶胶参数的方法，其特征是CCD相机（3）的张角（6）为60～120度，其与定标表格（2）的垂直距离为5～10m。

7.根据权利要求5所述的基于CCD成像技术的侧向激光雷达测量气溶胶参数的方法，其特征是定标表格（2）为单行表格，单行表格中的表格为边长为1cm的黑白相间的正方形表格。

8.根据权利要求1所述的基于CCD成像技术的侧向激光雷达测量气溶胶参数的方法，其特征是CCD相机（3）和激光雷达发射光束（5）的垂直距离（D）的测定为使用三点定位法，其依次由公式

和

实现，式中，h为CCD相机（3）至激光雷达发射光束（5）的垂足点（7）与激光雷达发射光束（5）上第一参考点（8）之间的距离，r₂为CCD相机（3）与激光雷达发射光束（5）上第二参考点（9）之间的距离，r₁为CCD相机（3）与激光雷达发射光束（5）上第一参考点（8）之间的距离，d为激光雷达发射光束（5）上第一参考点（8）与第二参考点（9）之间的距离，D为CCD相机（3）与激光雷达发射光束（5）的垂直距离。

9.根据权利要求8所述的基于CCD成像技术的侧向激光雷达测量气溶胶参数的方法，其特征是实现三点定位法时，将CCD相机（3）置于经纬测绘仪上，并使用激光测距机分别测定CCD相机（3）与激光雷达发射光束（5）上第一参考点（8）之间的距离（r₁）和CCD相机（3）与激光雷达发射光束（5）上第二参考点（9）之间的距离（r₂）。

10.根据权利要求1所述的基于CCD成像技术的侧向激光雷达测量气溶胶参数的方法，其特征是水平方向上和垂直方向上各相邻点的个数均为2000～4000个。

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