海洋激光雷达实验与仿真结果的对比

徐沛拓; 陶雨婷; 刘志鹏; 刘群; 崔晓宇; 周雨迪; 刘崇; 刘东

doi:10.3788/IRLA202049.0203007

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海洋激光雷达实验与仿真结果的对比

徐沛拓, 陶雨婷, 刘志鹏, 刘群, 崔晓宇, 周雨迪, 刘崇, 刘东

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徐沛拓, 陶雨婷, 刘志鹏, 刘群, 崔晓宇, 周雨迪, 刘崇, 刘东. 海洋激光雷达实验与仿真结果的对比[J]. 红外与激光工程, 2020, 49(2): 0203007-0203007. doi: 10.3788/IRLA202049.0203007

引用本文:

Xu Peituo, Tao Yuting, Liu Zhipeng, Liu Qun, Cui Xiaoyu, Zhou Yudi, Liu Chong, Liu Dong. Comparison of oceanic lidar experiments and simulation results[J]. Infrared and Laser Engineering, 2020, 49(2): 0203007-0203007. doi: 10.3788/IRLA202049.0203007

Citation:

Xu Peituo, Tao Yuting, Liu Zhipeng, Liu Qun, Cui Xiaoyu, Zhou Yudi, Liu Chong, Liu Dong. Comparison of oceanic lidar experiments and simulation results[J]. Infrared and Laser Engineering, 2020, 49(2): 0203007-0203007. doi: 10.3788/IRLA202049.0203007

海洋激光雷达实验与仿真结果的对比

doi: 10.3788/IRLA202049.0203007

浙江大学光电科学与工程学院现代光学仪器国家重点实验室, 浙江杭州 310027

基金项目:

国家重点研发计划（2016YFC1400900，2016YFC020070）；国家自然科学基金（41775023）；浙江省自然科学基金杰青项目（LR19D050001）；中央高校基本科研业务费；现代光学仪器国家重点实验室创新项目

详细信息

作者简介:
徐沛拓(1994-),男,博士生,主要从事海洋激光雷达的研制和应用方面的研究。Email:xupeituo@zju.edu.cn

中图分类号: P715.7

Comparison of oceanic lidar experiments and simulation results

State Key Laboratory of Modern Optical Instrumentation, College of Optical Science and Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China

摘要: 海洋激光雷达是探测上层海水并构建海洋立体观测网络的重要遥感设备。文中将激光雷达实验数据与MC（Monte Carlo）仿真、解析模型、原位数据进行综合对比，检验它们的匹配程度。与实验实测的激光雷达回波信号相比，MC仿真和解析模型均有很高的一致性（R²>0.97），将原位漫射衰减系数（K_d）近似代入普通激光雷达方程也有较好的一致性（R²>0.92）。反演得到的激光雷达衰减系数（α）表现出了相似的结果，MC仿真和解析模型具有更佳的一致性。结果表明：海洋激光雷达实验结果能与MC和解析模型的仿真结果很好地匹配。
- 海洋遥感 /
- 海洋激光雷达 /
- MC仿真 /
- 解析模型
Abstract: Oceanic lidar is a vital remote sensing device for detecting the upper ocean and constructing the 3-D ocean observation network. In this paper, the experimental data of lidar were compared with Monte Carlo(MC) simulation, analytical model and in situ data to find their matched-degree. Compared with experimental lidar signals, the MC simulation and analytical model have high agreement (R²>0.97). The normal lidar equation approximately adopting the in situ diffuse attenuation coefficient (K_d) also has good consistency (R²>0.92). The retrieved lidar attenuation coefficients show similar results. The MC simulation and the analytical model have better consistency. The results show that the experimental results of oceanic lidar match well with the simulation results of MC and analytical model.
- ocean remote sensing /
- oceanic lidar /
- Monte Carlo simulation /
- analytical model

[1]	Dickey T, Lewis M, Chang G. Optical oceanography:recent advances and future directions using global remote sensing and in situ observations[J]. Reviews of Geophysics, 2006, 44(1):RG1001.
[2]	McClain C R. A decade of satellite ocean color observations[J]. Annual Review of Marine Science, 2009, 1(1):19-42.
[3]	Hostetler C A, Behrenfeld M J, Hu Y, et al. Spaceborne lidar in the study of marine systems[J]. Annual Review of Marine Science, 2018, 10(1):121-147.
[4]	Jamet C, Ibrahim A, Ahmad Z, et al. Going beyond standard ocean color observations:lidar and polarimetry[J]. Frontiers in Marine Science, 2019, 6:251.
[5]	James H C. Review of profiling oceanographic lidar[J]. Optical Engineering, 2013, 53(5):051405.
[6]	Behrenfeld M J, Gaube P, Della P A, et al. Global satellite-observed daily vertical migrations of ocean animals[J]. Nature, 2019, 576(7786):257-261.
[7]	Poole L R, Venable D D, Campbell J W. Semianalytic monte carlo radiative transfer model for oceanographic lidar systems[J]. Applied Optics, 1981, 20(20):3653-3656.
[8]	Katsev I L, Zege E P, Prikhach A S, et al. Efficient technique to determine backscattered light power for various atmospheric and oceanic sounding and imaging systems[J]. Journal of the Optical Society of America A, 1997, 14(6):1338-1346.
[9]	Liu Z P, Liu D, Xu P T, et al. Retrieval of seawater optical properties with an oceanic lidar[J]. Jounal of Remote Sening, 2019, 23(5):944-951.
[10]	Liu D, Xu P T, Zhou Y D, et al. Lidar remote sensing of seawater optical properties:experiment and monte carlo simulation[J]. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 2019, 57(11):9489-9498.
[11]	Zhou Y D, Chen W, Cui X Y, et al. Validation of the analytical model of oceanic lidar returns:comparisons with monte carlo simulations and experimental results[J]. Remote Sensing, 2019, 11(16):1870.
[12]	Zhou Y D, Liu D, Xu P T, et al. Retrieving the seawater volume scattering function at the 180° scattering angle with a high-spectral-resolution lidar[J]. Optics Express, 2017, 25(10):979-993.

[1]	纪鲁峰, 刘秉义, 朱培志, 刘金涛, 张凯临, 吴松华, 唐军武. 蓝绿光双波长船载海洋激光雷达系统设计与海上测试 . 红外与激光工程, 2024, 53(3): 20230597-1-20230597-11. doi: 10.3788/IRLA20230597
[2]	何赛灵, 李硕, 陈祥, 徐展鹏, 边秋莞, 罗晶, 罗龙强. 高光谱图谱仪与激光雷达及其在海洋生物检测方面的应用 . 红外与激光工程, 2021, 50(6): 20211033-1-20211033-21. doi: 10.3788/IRLA20211033
[3]	黄宜帆, 贺岩, 胡善江, 侯春鹤, 朱小磊, 李凯鹏, 刘芳华, 陈勇强, 郭守川. 海洋激光雷达图像处理提取海水深度的方法 . 红外与激光工程, 2021, 50(6): 20211034-1-20211034-8. doi: 10.3788/IRLA20211034
[4]	王新伟, 孙亮, 雷平顺, 陈嘉男, 杨于清, 张岳, 钟鑫, 何军, 王敏敏, 周燕. 用于海洋宏生物原位观测的水下激光雷达相机 . 红外与激光工程, 2021, 50(6): 20211039-1-20211039-9. doi: 10.3788/IRLA20211039
[5]	朱培志, 刘秉义, 孔晓娟, 杨倩. 星载海洋激光雷达叶绿素剖面探测能力估算 . 红外与激光工程, 2021, 50(2): 20200164-1-20200164-9. doi: 10.3788/IRLA20200164
[6]	王晓彬, 赵泓楷, 周雨迪, 张芳, 徐沛拓, 刘群, 刘崇, 刘东. 偏振海洋激光雷达探测黄海水母特性 . 红外与激光工程, 2021, 50(6): 20211038-1-20211038-7. doi: 10.3788/IRLA20211038
[7]	汪自军, 张扬, 刘东, 王晓波, 袁金如, 潘超, 赵一鸣, 韩晓爽, 周雨迪, 刘群, 王成. 新型多波束陆-海激光雷达探测卫星技术发展研究 . 红外与激光工程, 2021, 50(7): 20211041-1-20211041-11. doi: 10.3788/IRLA20211041
[8]	许佳琪, 王元庆, 徐杨睿, 梁琨, 郑永超, 苏云, 张景豪. 基于布里渊散射的海洋环境激光遥感技术研究进展 . 红外与激光工程, 2021, 50(6): 20211036-1-20211036-11. doi: 10.3788/IRLA20211036
[9]	李珂, 刘秉义, 杨倩, 唐军武, 吴松华. 海洋激光雷达测量水体剖面偏振信号的仿真模拟 . 红外与激光工程, 2021, 50(6): 20211035-1-20211035-10. doi: 10.3788/IRLA20211035
[10]	李晓龙, 赵朝方. 激光雷达探测海洋物质垂直分布的应用及发展趋势 . 红外与激光工程, 2020, 49(S2): 20200381-20200381. doi: 10.3788/IRLA20200381
[11]	何赛灵, 陈祥, 李硕, 姚辛励, 徐展鹏. 小型高光谱图谱仪与激光雷达及其海洋应用 . 红外与激光工程, 2020, 49(2): 0203001-0203001. doi: 10.3788/IRLA202049.0203001
[12]	崔晓宇, 陶雨婷, 刘群, 徐沛拓, 刘志鹏, 王晓彬, 陈扬, 周雨迪, 刘东. 采用半解析蒙特卡洛技术模拟星载海洋激光雷达回波信号的软件 . 红外与激光工程, 2020, 49(2): 0203009-0203009. doi: 10.3788/IRLA202049.0203009
[13]	孔晓娟, 刘秉义, 杨倩, 李忠平. 船载激光雷达测量水体光学参数的仿真模拟研究 . 红外与激光工程, 2020, 49(2): 0205010-0205010. doi: 10.3788/IRLA202049.0205010
[14]	张扬, 黄卫东, 董长哲, 袁金如, 贺岩, 万渊, 汪自军, 陈利平, 竹孝鹏, 臧华国, 卜令兵, 刘继桥. 海洋激光雷达探测卫星技术发展研究 . 红外与激光工程, 2020, 49(11): 20201045-1-20201045-12. doi: 10.3788/IRLA20201045
[15]	刘秉义, 李瑞琦, 杨倩, 孔晓娟. 蓝绿光星载海洋激光雷达全球探测深度估算 . 红外与激光工程, 2019, 48(1): 106006-0106006(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0106006
[16]	马跃, 张文豪, 张智宇, 马昕, 李松. 基于半解析模型的激光测高回波海水海冰波形分类方法 . 红外与激光工程, 2018, 47(5): 506005-0506005(7). doi: 10.3788/IRLA201847.0506005
[17]	华灯鑫, 王骏. 海洋激光遥感技术研究进展(特邀) . 红外与激光工程, 2018, 47(9): 903003-0903003(7). doi: 10.3788/IRLA201847.0903003
[18]	张海伟, 盛泉, 史伟, 白晓磊, 付士杰, 姚建铨. 高功率双包层掺铥光纤放大器温度分布特性 . 红外与激光工程, 2017, 46(6): 622004-0622004(8). doi: 10.3788/IRLA201746.062200
[19]	李永倩, 李婷, 安琪, 李晓娟, 李攀. 脉冲预泵浦瑞利BOTDA系统的解析模型与仿真 . 红外与激光工程, 2016, 45(8): 822005-0822005(8). doi: 10.3788/IRLA201645.0822005
[20]	王彦, 谢晓方, 孙海文, 杨健, 徐从安. 中波段动态海洋红外视景仿真 . 红外与激光工程, 2015, 44(12): 3604-3609.

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海洋激光雷达实验与仿真结果的对比

doi: 10.3788/IRLA202049.0203007

浙江大学光电科学与工程学院现代光学仪器国家重点实验室, 浙江杭州 310027

作者简介:
徐沛拓(1994-),男,博士生,主要从事海洋激光雷达的研制和应用方面的研究。Email:xupeituo@zju.edu.cn

收稿日期: 2019-11-01
修回日期: 2019-12-21
刊出日期: 2020-03-02

基金项目:

中图分类号: P715.7

关键词:

摘要: 海洋激光雷达是探测上层海水并构建海洋立体观测网络的重要遥感设备。文中将激光雷达实验数据与MC（Monte Carlo）仿真、解析模型、原位数据进行综合对比，检验它们的匹配程度。与实验实测的激光雷达回波信号相比，MC仿真和解析模型均有很高的一致性（R²>0.97），将原位漫射衰减系数（K_d）近似代入普通激光雷达方程也有较好的一致性（R²>0.92）。反演得到的激光雷达衰减系数（α）表现出了相似的结果，MC仿真和解析模型具有更佳的一致性。结果表明：海洋激光雷达实验结果能与MC和解析模型的仿真结果很好地匹配。