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本文研究激光遥感技术及其在环境监测中的应用。讨论了多种激光雷达技术以及光谱监测技术,并对相应的实际应用及研究意义进行了阐述。这些应用涉及环境监测的多个方面,包括大气气体监测,大气气溶胶监测,农作物监测,以及水生浮游生物监测。涉及的激光雷达技术包括:差分吸收激光雷达,激光诱导荧光雷达,连续光激光雷达,以及高光谱连续光激光雷达。 随着经济的高速发展,大气环境污染的日益恶化成为人们面临的重大问题。大气污染物的定性定量监测对解决环境问题具有重要意义。激光雷达技术为环境监测提供了有力的探测工具。与传统的采样监测技术相比,激光雷达技术不仅能更有效地监测大范围污染物分布,而且能够监测污染物排放信息,例如工厂废气排放监测。激光雷达技术可以探测到大空间尺度上的气体污染物的浓度分布,提供实时动态的大气污染物监测数据。本文描述了一台新型移动式激光雷达监测系统的设计,建造,以及实际监测数据。详细介绍了该系统各个组成部分的设计以及功能。该系统采用差分吸收激光雷达技术进行大气气体监测,对探测大气中的原子汞灵敏度高达ng/cm3,探测距离可达2km。可进行近10km的二氧化硫监测。该系统采用染料激光器作为光源,可以提供宽光谱激光输出以实现更多的大气污染气体监测。该系统是国内首台可以进行大气原子汞监测的差分吸收激光雷达设备。 该系统也可应用于昆虫监测,以及采用遥感激光诱导荧光技术进行农作物监测。本文详细阐述了应用遥感激光诱导荧光技术分析农作物品种以及氮肥含量的测量。并分析了反射光谱在农作物监测上的应用。本文讨论了主成分分析以及线型鉴别分析应用于处理光谱数据。对多种玉米样品进行了区分,并分类了不同的施肥用量。 本文描述了一种基于沙氏定理(Scheimpflug principle)的新型激光雷达系统。该系统具有价格低廉,性能稳定,结构紧凑等优点。该系统可用于进行大气气体监测,昆虫监测,以及大气气溶胶监测等多个领域。本文讨论了该系统应用于颗粒物监测,以及对多种颗粒物进行测量。给出了双波长监测颗粒物的数据,以及对不同种类颗粒物的区分。 此外,本文介绍了一种新型的高光谱激光雷达,该系统结合了高光谱技术以及Scheimpflug激光雷达技术。能够提供61个光谱的监测。本文详细讨论了该系统应用于水生浮游生物的监测。并描述了水生生物监测的重要意义。给出了水蚤(Daphnia)和水藻的监测数据,验证了系统的性能。该系统体积小巧,价格低廉,在水生物监测领域有巨大潜力有待挖掘。