测风激光雷达应用于机场能见度及云底高探测
测绘技术中的航空激光雷达测量原理与应用
测绘技术中的航空激光雷达测量原理与应用测绘技术是一门广泛应用于土地、野外勘察、城市规划以及工程建设等领域的技术。
在测绘技术中，航空激光雷达测量技术一直被广泛应用，其原理和应用方式非常重要。
本文将重点探讨航空激光雷达测量的原理和应用，以期能给读者一个全面的了解。
一、航空激光雷达测量的原理航空激光雷达测量技术是利用激光器产生的激光束对地面进行扫描和探测的一种技术。
激光束从飞机上发射出去后，经过地面物体的反射，之后由接收系统接收回来。
通过测量激光束的发射时间和接收时间的差，可以获得激光的往返时间，进而计算出激光束与地面物体之间的距离。
航空激光雷达测量原理的核心就是利用光的传播速度和激光发射接收的时间差来计算出地面物体的距离。
由于光在真空中传播速度非常快，每秒约为300,000公里，因此通过测量时间差，可以实现对物体距离的精确测量。
二、航空激光雷达测量的应用航空激光雷达测量技术在土地测绘、野外勘察、城市规划和工程建设等领域具有广泛的应用。
下面将分别介绍这些领域的应用。
1. 土地测绘在土地测绘中，航空激光雷达测量技术可以快速获取地形地貌数据，包括山川河流、植被覆盖和地面高程等信息。
借助于航空激光雷达的高精度测量，土地测绘师可以更准确地绘制地形图和海拔高程图，为土地规划和管理提供可靠的数据支持。
2. 野外勘察在野外勘察中，航空激光雷达测量技术可以高效地获取大面积的地理信息。
通过获取地面物体的三维坐标和形状等数据，可以帮助勘察人员更好地理解野外环境的地貌特征，并为工程建设、资源开发和环境保护提供参考。
3. 城市规划在城市规划中，航空激光雷达测量技术可以提供全面而精确的城市地形数据。
通过测量建筑物的高度、道路的弯曲程度以及绿化带的分布情况，可以为城市规划师提供重要的空间信息，从而优化城市布局、改善道路交通以及提升城市生态环境。
4. 工程建设在工程建设中，航空激光雷达测量技术可以为工程设计和施工提供基础数据。
通过获取各种地面物体的精确位置和高程信息，可以帮助工程师制定合理的施工方案、准确预测工程风险以及优化工程建设过程。
2020年2月13日西宁曹家堡国际机场大风风切变天气个例分析
2020年 2月 13日西宁曹家堡国际机场大风风切变天气个例分析摘要：2020年2月13日，西宁曹家堡机场出现大风风切变、吹沙等复杂天气，对本场的航空器运行造成了一定的影响。
本文从天气形势、实况天气过程、激光测风雷达的应用及服务保障情况等方面进行了分析，此次大风风切变天气为动量下传大风导致，关注大风风切变、颠簸天气，以及伴随的吹沙和低能见度天气，关注风向的转变，风切变的位置高度，以及高空颠簸层的位置。
本次服务过程预警服务工作靠前，服务及时细致，为管制部门提供了准确的气象信息。
关键词：大风风切变激光雷达航空气象服务保障1天气形势及主要影响系统1.1 环流背景2020年2月13日至15日，受500hPa高空槽东移及地面强冷空气影响，我国自西向东出现了一次寒潮天气过程，降温幅度大，伴随有雨雪及大风天气。
2月13日08时500hPa（图1a）显示，西宁机场受西北气流影响，有明显冷平流。
700hPa高空槽位置较500hPa偏东，西宁机场上空有冷舌影响。
图1 2020年2月13日08时（a）500hPa高度场/温度场(b) 700hPa高度场/温度场1.2 地面形势由2月13日08时地面图（图2）分析发现，青海南部地区有一中心值为1030hpa的冷高压存在，青海湖以西受其影响为一致大西风；蒙古高原有一中心值为1050hPa的冷高压，逐渐东移南压，其冷空气前沿已达河西走廊，预计将沿祁连山北麓南下在兰州堆积后于13日傍晚前后经由河湟谷地倒灌影响西宁机场。
同时13日高空风速较大，且天气晴朗，日照充足，易出现不稳定层结从而导致大西风动量下传。
图2 2020年2月13日08时地面气压场2实况天气过程2.1天气实况对西宁机场11号基准观测点的自动观测系统风数据进行统计，2月13日08时至2月14日08时10分钟平均风向风速变化图（图3a）并选取了13日14时至24时的10分钟和瞬时风速制作风速变化图（图3b），从图表及实况数据中分析，2月13日，14：43分西宁机场大风天气瞬时风速19m/s，14时45分出现高吹沙，能见度3000米,15：55能见度降至1500米,17时16分能见度转好至2600米，17：31至17：49已经由西风转变为稳定的东风110°左右，17：54能见度降至2000米，18：11大风瞬时风速极值24m/s，18：28能见度降至1500米，18：47能见度2300米，18：52东风平均风速达16m/s，其后东风风速一直维持在较大水平，19：06能见度好转至6000米，19：54高吹沙天气解除，23时风速逐渐减小。
激光雷达在气象观测中的应用
激光雷达在气象观测中的应用气象观测对于人们的日常生活、农业生产、航空航天、交通运输等众多领域都具有极其重要的意义。
随着科技的不断发展，各种先进的技术手段被引入气象观测领域，激光雷达就是其中之一。
激光雷达以其高精度、高分辨率和高时空覆盖率等特点，为气象观测带来了新的突破和发展。
激光雷达的工作原理基于激光的发射和接收。
它向大气中发射一束激光脉冲，当激光遇到大气中的粒子（如气溶胶、云滴、水汽等）时，会发生散射。
部分散射光被激光雷达接收系统捕获，并通过测量激光的飞行时间、强度和偏振等参数，来获取大气中粒子的分布、浓度、速度等信息。
在气象观测中，激光雷达的应用非常广泛。
其中一个重要的应用是对云的观测。
云在天气变化中起着关键作用，它们的形成、发展和消散直接影响着降水、温度等气象要素。
激光雷达可以精确地测量云的高度、厚度、云底和云顶的位置，以及云内粒子的大小和分布。
这对于天气预报模型的改进、人工影响天气作业的实施以及航空飞行的安全保障都具有重要意义。
激光雷达在气溶胶观测方面也发挥着重要作用。
气溶胶是指悬浮在大气中的固体和液体微粒，如灰尘、烟雾、花粉等。
它们不仅会影响大气的能见度，还会对气候变化产生影响。
通过激光雷达，我们可以监测气溶胶的浓度、分布和传输，了解其来源和去向，为大气污染防治和气候变化研究提供重要的数据支持。
此外，激光雷达还可以用于测量大气中的风速和风向。
传统的风速测量方法往往存在一定的局限性，而激光雷达可以通过测量大气中粒子的运动来获取风速和风向信息，具有更高的精度和时空分辨率。
这对于气象灾害的预警、风电场的选址和优化等都具有重要的应用价值。
在降水观测方面，激光雷达也能提供有价值的信息。
它可以区分不同类型的降水（如雨、雪、冰雹等），并测量降水粒子的大小和速度，从而帮助我们更好地了解降水的形成机制和演变过程。
激光雷达在气象观测中的优势是显而易见的。
首先，它具有很高的时空分辨率，可以在短时间内获取大量的观测数据，为气象研究和业务提供丰富的信息。
大连机场云雾综合探测系统在一次持续性雾霾天气过程中的应用性分析
大连机场云雾综合探测系统在一次持续性雾霾天气过程中的应用性分析任满亮【摘要】2016年12月17日至21日,大连机场出现一次长时间的雾霾天气过程.本文利用大连机场的毫米波测云雷达、边界层风廓线雷达和微波辐射计的探测资料,结合大连机场的自动观测资料,综合分析大连机场云雾综合探测系统在本次雾霾过程中的应用性.通过分析表明:微波辐射计可以很好地监视大连机场上空的温度、相对湿度和水汽密度的实时变化;毫米波雷达可以很好地监视大连机场及周边地区的雾霾覆盖区域,以及某一特定方向的雾霾发展高度和浓度;风廓线雷达可以很好地监视大连机场上空的风向和风速.综合云雾探测系统的资料,对雾霾的范围、浓度、厚度等判断,有很好的指示意义.【期刊名称】《中国民航飞行学院学报》【年(卷),期】2018(029)005【总页数】3页(P28-30)【关键词】云雾探测系统;雾霾;大连机场;温度;湿度【作者】任满亮【作者单位】中国民用航空大连空中交通管理站辽宁大连 116033【正文语种】中文低能见度是影响大连机场运行最为严重的天气。
为了更好地预报出低能见度的生消时间、强度以及浓度，大连机场引进了云雾综合探测系统。
结合大连机场2016年12月17日至21日的一次长时间雾霾天气，讨论机场综合探测系统在本次低能见度中的试用性。
大连机场云雾综合探测系统是利用毫米波测云雷达、边界层风廓线雷达、微波辐射计对大连机场周边及上空的云雾、温度、湿度、风等对云雾的生消有直接影响的气象要素进行实时探测。
毫米波测云雷达采用多种扫描方式（PPI：平面位置扫描；RHI：距离高度扫描；THI：垂直指向扫描）组合工作，主要用于获取机场周边15 km范围内以及雷达上空的云雾分布实况。
边界层风廓线雷达用于获取地面至雷达上空3 000 m不同高度层的水平风速、水平风向和垂直风数据，高度分辨率60 m。
微波辐射计用于获取机场上空10 km不同高度层的温度、相对湿度和水汽含量数据，高度分辨率50 m。
激光雷达在机场低空风切变探测中的应用
激光雷达在机场低空风切变探测中的应用王青梅;郭利乐【摘要】The low altitude wind shear and the limitation of traditional detection techniques are reviewed. Taking the latest developments of wind shear alerting services at Hong Kong international airport as an example, the principle of wind field detection, automatic detection and alerting of wind shear are overviewed. It seems that the high performance, eye-safe wind lidar and the exploration of its data are the key points for wind shear detection in the future.%简述了低空风切变及传统探测手段的局限,结合我国香港国际机场的最新研究进展,对多普勒激光雷达的测风原理、低空风切变探测中的自动识别算法及预警系统进行了综述,最后介绍了风切变探测目前存在的问题及最新发展:高性能、人眼安全激光等激光雷达新技术以及数据产品的开发利用是未来研究的重点.【期刊名称】《激光与红外》【年(卷),期】2012(042)012【总页数】5页(P1324-1328)【关键词】激光雷达;低空风切变;危险因子;风切变识别算法;香港国际机场【作者】王青梅;郭利乐【作者单位】北京航空气象研究所,北京100085;南京信息工程大学,江苏南京210044;北京航空气象研究所,北京100085;南京信息工程大学,江苏南京210044;94895部队82分队,福建龙岩366305【正文语种】中文【中图分类】TN958.981 引言低空风切变是国际航空和气象界公认的飞机起飞和着陆阶段的“无形杀手”。
气象激光雷达的发展现状
测 量 ， 探 测 云 底 高 度 。 长 期 以来 ， 为输 出功 率 如 因
低 ， 导体 激光 雷达 的测 程不 能太 远 ， 半 只局 限 于测量
型提 供依 据 。激 光雷 达按 激光 器工 作物质 的不 同可
分 为气 体 、 半导 体 和 固体 激 光 雷 达 。气 体 激光 雷达 以Ｃ ２ ｏ 激光 雷 达 … 为 代 表 ， 工 作 在 红 外 波 段 ， 它 大
王 青梅 张 以谟
（ 津大学精密仪器与光电子工程学院 ， 天 天津 ３ ０ ７ ） ０ ０ ２
摘要
激光雷达能用来测量云 、 、 见度 、 中风场 、 气密度 和大气 温度 ， 可 以用来监 测空气 中的有 害气体 。 雾 能 空 大 也
该 文 介 绍 了用 于 气 象 探 测 的半 导 体 激 光 雷 达 、 脉 冲 激 光 雷 达 、 般 弹 性 散 射 激 光 雷 达 、 普 勒 激 光 雷 达 、 分 吸 微 一 多 差 收 激 光 雷 达 和 Ｒ ｍａ ａ ｎ激 光 雷 达 的 发 展 现 状 和 趋 势 ， 为 人 眼安 全 、 认 高重 复 频 率 和 宽 探 测 范 围 是 气 象 激 光 雷 达 的发 展 方 向 。固 体 激 光 雷 达 的 气 象 应 用 最 广 泛 ， 脉 冲激 光 雷 达 能 同 时 测 量 云 底 高 度 、 见 度 和 获 得 大 气 气 溶 胶 消 光 微 能 廓 线 ， 比较 好 的 应用 前 景 ， 导 体 激 光 雷 达 是 测 量 云 底 高 度 的理 想 工 具 。 有 半
１０ 以下 的云 高 。然 而 ， ２ ５ ０ｍ 自 ０世 纪 ８ ０年 代 后
激光雷达在航空航天领域的应用方案
激光雷达在航空航天领域的应用方案航空航天领域一直是科技创新的重要领域，而激光雷达的应用正日益成为航空航天领域的一个重要组成部分。
激光雷达由于其高精度、高清晰度等特点，被广泛应用于航空航天领域的飞行控制、遥感探测、地形测绘等方面。
首先，激光雷达在航空航天领域的飞行控制方面发挥着重要作用。
在飞行过程中，激光雷达可以通过对周围环境的精确感知，提供实时的障碍物检测和距离测量，帮助飞行员准确判断飞行路径与安全距离。
通过激光雷达的应用，既可以降低飞行风险，又可以提高飞行效率，保障飞行安全。
其次，激光雷达在遥感探测方面也具有广泛的应用前景。
激光雷达通过发射激光脉冲并测量其返回时间，可以精确测量地球表面的高度信息，从而实现对地形特征、地貌形态等的探测。
这对于航空航天领域中的航天器着陆、飞行轨迹规划等都有着重要的意义。
此外，激光雷达还能够探测云层厚度、空气质量等有关大气层的信息，有助于天气预测与气候研究等工作。
激光雷达在航空航天领域的地形测绘方面也扮演着重要角色。
传统的地形测绘主要依靠人工测量，而激光雷达技术的应用可以大大提高测绘效率与精度。
激光雷达通过扫描地面并记录地形点云数据，可以精确绘制出地物的高程、形状等信息，进而为地球测绘与地理信息系统提供准确数据。
这些数据对于空中航行、地图制作等工作都具有重要的指导意义。
除了以上应用，激光雷达还可以在航空航天领域的环境监测、航道引导、无人机导航等方面发挥重要作用。
环境监测方面，激光雷达可以实时感知大气、海洋等环境因素，为航天器的轨道选择、进出口安全等提供支持。
航道引导方面，激光雷达可以通过精确测量航线上的地形、障碍物等信息，为飞行员提供可靠的导航引导。
无人机导航方面，激光雷达可以实时感知周围环境，并为无人机提供高精度的定位信息，从而实现安全稳定的飞行。
总的来说，激光雷达在航空航天领域有着广泛的应用前景。
其高精度、高清晰度等特点，使得其成为航空航天领域中飞行控制、遥感探测、地形测绘等方面的重要技术手段。
激光雷达技术在航空安全监测与预警中的应用
激光雷达技术在航空安全监测与预警中的应用航空安全一直是全球民航业关注的焦点，因为飞行事故往往带来巨大的人员伤亡和经济损失。
为了提高飞行安全水平，不断出现新的监测与预警技术。
激光雷达技术在航空安全监测与预警中扮演着重要的角色，本文将对其应用进行探讨。
激光雷达技术在航空安全监测与预警中的应用范围广泛，其中之一便是在航空器导航中的应用。
通过安装激光雷达装置，可以实现对航空器位置、速度等参数的高精度测量。
这种高精度的测量能够为飞行员提供准确的导航信息，帮助他们在飞行过程中避免与其他航空器发生碰撞。
此外，激光雷达技术在航空安全监测与预警中还有着广泛的应用，比如在机场飞机地面运行阶段的监测。
在这个阶段，机场地面是繁忙的，飞机相互之间的距离也相对较近。
通过激光雷达的实时监测和预警，可以及时发现飞机之间的相互干扰和潜在的危险，从而避免事故的发生。
激光雷达技术在航空安全监测与预警中的另一个重要应用是在飞行路径的规划和预测。
通过收集和分析激光雷达传感器获取的数据，可以识别出可能存在的飞行障碍物，比如建筑物、电线等。
这样的预警系统可以提前预测并规划飞行路径，减少不必要的飞行风险。
此外，激光雷达技术还可以用于飞机起降的监测和预警。
在起飞和降落过程中，飞机需要通过激光雷达监测仪来检测飞机与跑道之间的准确高度和位置，以确保飞机的安全离地和准确着陆。
激光雷达技术不仅能够提供高精度的高度测量数据，还可以检测飞机与跑道之间的斜率和水平位置，确保飞机在正确的位置操作。
尽管激光雷达技术在航空安全监测与预警中有着广泛的应用，但也面临着一定的挑战和难题。
首先，激光雷达技术在恶劣天气条件下的工作效果可能受到影响，比如在浓雾、大风等气象条件下的监测。
其次，激光雷达技术的成本较高，因此在一些资金有限的地区可能很难推广应用。
然而，随着技术的不断发展，这些问题将逐渐得到解决。
总之，我们可以看到，激光雷达技术在航空安全监测与预警中的应用有着重要而广泛的价值。