基于多轴差分吸收光谱层析技术的大气痕量气体空间分布重建研究
发布时间：2021-10-25 17:10
大气污染是一种非常复杂的动态现象,日益严峻的大气污染使得人们越来越关注对大气痕量气体时空分布以及污染源排放的监测和研究,然而单一的点测量往往不能满足监控大气痕量气体分布轮廓的要求,相比之下,空间分布信息监测正好可以提供这种类型的信息,浓度分布信息的监测可以帮助理解大气的化学转换过程、分配排放,或用于评估化学运输模型的质量等等。然而目前的气体分布检测方法通常用于反演室内气体的一维剖面轮廓或反演气体的水平分布轮廓。为了获取室外气体的二维垂直分布信息,本文在多轴差分光学吸收光谱（MAX-DOAS）技术监测气体斜柱浓度的基础上,开发了使用太阳散射光作为光源的地基MAX-DOAS层析重建系统,并使用MAX-DOAS仪器实时反演污染气体柱浓度,然后通过层析算法获取污染气体浓度的空间分布,比较研究了基于三种不同重建算法的层析重建系统的重建效果。本文重点研究了平流层和对流层痕量气体垂直空间分布重建,首先,介绍并分析了各种层析重建算法的优缺点,设计了重建程序,使用迭代算法对不同的重建模型,采用不同的扫描光路进行了重建仿真模拟,模拟重构烟羽空间分布,给出重构烟羽断面数值模拟图,并对数值模拟仿真结果进行了分...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：139 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
Extended Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 差分吸收光谱技术的发展历史
1.3 气体分布监测技术的研究状况
1.4 光学计算机层析技术的研究状况
1.5 本文的主要内容
2 传统的层析重建算法
2.1 引言
2.2 变换类算法
2.3 级数展开类算法
2.4 小结
3 基于ART算法的层析重建模拟研究
3.1 引言
3.2 光路设计
3.3 重建模型及评价指标
3.4 重建算法及效果分析
3.5 小结
4 基于SIRT算法的层析重建模拟研究
4.1 引言
4.2 重建算法
4.3 MSIRT算法重建效果分析
4.4 重建算法的比较
4.5 小结
5 MAX-DOAS反演痕量气体的研究
5.1 引言
5.2 差分光学吸收光谱仪
5.3 多轴差分吸收光谱系统
5.4 大气痕量气体柱浓度的反演
5.5 小结
6 多轴差分吸收光谱层析重建的外场试验
6.1 引言
6.2 外场试验
6.3 试验结果
6.4 小结
7 结论
参考文献
作者简历
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]多轴差分吸收光谱断层扫描重建烟羽空间分布[J]. 韦民红,童敏明,李素文,肖建于. 光谱学与光谱分析. 2015(08)
[2]多轴DOAS断层扫描技术重构工业排放空间分布[J]. 李素文,韦民红,戴海峰,王江涛. 光学学报. 2015(04)
[3]基于差分吸收光谱技术的大气痕量气体重建算法[J]. 韦民红,童敏明,肖建于,李素文. 仪器仪表学报. 2015(02)
[4]Observation of tropospheric NO2 by airborne multi-axis differential optical absorption spectroscopy in the Pearl River Delta region,south China[J]. 徐晋,谢品华,司福祺,李昂,吴丰成,王杨,刘建国,刘文清,Andreas Hartl,Chan Ka Lok. Chinese Physics B. 2014(09)
[5]层析成像图像重建算法综述[J]. 阎春生,廖延彪,田芊. 中国光学. 2013(05)
[6]傅里叶变换红外光谱法测量大气中CO2和H2O的稳定同位素[J]. 王薇,刘文清,张天舒. 光谱学与光谱分析. 2013(08)
[7]采用加权函数修正的差分光学吸收光谱反演环境大气中的CO2垂直柱浓度[J]. 孙友文,谢品华,徐晋,周海金,刘诚,王杨,刘文清,司福祺,曾议. 物理学报. 2013(13)
[8]被动DOAS/CT在大气污染气体监测中的应用[J]. 韦民红,童敏明,魏明生,李素文. 安全与环境学报. 2013(03)
[9]被动DOAS断层扫描的大气痕量气体分布重建[J]. 韦民红,童敏明,蔡丽,李素文. 光电工程. 2013(03)
[10]基于红光二极管为光源的LP-DOAS系统监测大气NO3自由基的研究[J]. 李素文,刘文清,王江涛,谢品华,汪徐德. 光谱学与光谱分析. 2013(02)
博士论文
[1]激光光谱学在环境监测中的应用[D]. 梅亮.浙江大学 2013
[2]大气气溶胶与痕量气体廓线MAX-DOAS遥测方法研究[D]. 周海金.中国科学技术大学 2013
[3]温室气体及其稳定同位素排放通量测量技术和方法研究[D]. 王薇.中国科学技术大学 2013
[4]三维光学体层析重建技术研究[D]. 孙楠.南京理工大学 2013
[5]CT不完全投影数据重建算法研究[D]. 郭威.吉林大学 2011
[6]燃煤电站烟气SO2和NO气体浓度在线监测技术的研究[D]. 王华山.哈尔滨工业大学 2010
[7]新型迭代图像重建算法的理论研究和实现[D]. 高欣.浙江大学 2004
硕士论文
[1]噪声环境下CT不完全投影数据重建算法研究[D]. 杨烨.华南理工大学 2013
[2]大气NO2柱浓度的地基MAX-DOAS观测研究[D]. 李蔚.中国气象科学研究院 2012
[3]遥感FTIR技术测定大气中VOCS的空间浓度分布[D]. 王云霞.南京理工大学 2007
[4]大气环境中气体污染物空间浓度分布的重构[D]. 王晓斐.南京理工大学 2005
[5]工业CT窄角扇束的迭代法图像重建算法研究[D]. 沈宽.重庆大学 2002
本文编号：3457836
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：139 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
Extended Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 差分吸收光谱技术的发展历史
1.3 气体分布监测技术的研究状况
1.4 光学计算机层析技术的研究状况
1.5 本文的主要内容
2 传统的层析重建算法
2.1 引言
2.2 变换类算法
2.3 级数展开类算法
2.4 小结
3 基于ART算法的层析重建模拟研究
3.1 引言
3.2 光路设计
3.3 重建模型及评价指标
3.4 重建算法及效果分析
3.5 小结
4 基于SIRT算法的层析重建模拟研究
4.1 引言
4.2 重建算法
4.3 MSIRT算法重建效果分析
4.4 重建算法的比较
4.5 小结
5 MAX-DOAS反演痕量气体的研究
5.1 引言
5.2 差分光学吸收光谱仪
5.3 多轴差分吸收光谱系统
5.4 大气痕量气体柱浓度的反演
5.5 小结
6 多轴差分吸收光谱层析重建的外场试验
6.1 引言
6.2 外场试验
6.3 试验结果
6.4 小结
7 结论
参考文献
作者简历
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]多轴差分吸收光谱断层扫描重建烟羽空间分布[J]. 韦民红,童敏明,李素文,肖建于. 光谱学与光谱分析. 2015(08)
[2]多轴DOAS断层扫描技术重构工业排放空间分布[J]. 李素文,韦民红,戴海峰,王江涛. 光学学报. 2015(04)
[3]基于差分吸收光谱技术的大气痕量气体重建算法[J]. 韦民红,童敏明,肖建于,李素文. 仪器仪表学报. 2015(02)
[4]Observation of tropospheric NO2 by airborne multi-axis differential optical absorption spectroscopy in the Pearl River Delta region,south China[J]. 徐晋,谢品华,司福祺,李昂,吴丰成,王杨,刘建国,刘文清,Andreas Hartl,Chan Ka Lok. Chinese Physics B. 2014(09)
[5]层析成像图像重建算法综述[J]. 阎春生,廖延彪,田芊. 中国光学. 2013(05)
[6]傅里叶变换红外光谱法测量大气中CO2和H2O的稳定同位素[J]. 王薇,刘文清,张天舒. 光谱学与光谱分析. 2013(08)
[7]采用加权函数修正的差分光学吸收光谱反演环境大气中的CO2垂直柱浓度[J]. 孙友文,谢品华,徐晋,周海金,刘诚,王杨,刘文清,司福祺,曾议. 物理学报. 2013(13)
[8]被动DOAS/CT在大气污染气体监测中的应用[J]. 韦民红,童敏明,魏明生,李素文. 安全与环境学报. 2013(03)
[9]被动DOAS断层扫描的大气痕量气体分布重建[J]. 韦民红,童敏明,蔡丽,李素文. 光电工程. 2013(03)
[10]基于红光二极管为光源的LP-DOAS系统监测大气NO3自由基的研究[J]. 李素文,刘文清,王江涛,谢品华,汪徐德. 光谱学与光谱分析. 2013(02)
博士论文
[1]激光光谱学在环境监测中的应用[D]. 梅亮.浙江大学 2013
[2]大气气溶胶与痕量气体廓线MAX-DOAS遥测方法研究[D]. 周海金.中国科学技术大学 2013
[3]温室气体及其稳定同位素排放通量测量技术和方法研究[D]. 王薇.中国科学技术大学 2013
[4]三维光学体层析重建技术研究[D]. 孙楠.南京理工大学 2013
[5]CT不完全投影数据重建算法研究[D]. 郭威.吉林大学 2011
[6]燃煤电站烟气SO2和NO气体浓度在线监测技术的研究[D]. 王华山.哈尔滨工业大学 2010
[7]新型迭代图像重建算法的理论研究和实现[D]. 高欣.浙江大学 2004
硕士论文
[1]噪声环境下CT不完全投影数据重建算法研究[D]. 杨烨.华南理工大学 2013
[2]大气NO2柱浓度的地基MAX-DOAS观测研究[D]. 李蔚.中国气象科学研究院 2012
[3]遥感FTIR技术测定大气中VOCS的空间浓度分布[D]. 王云霞.南京理工大学 2007
[4]大气环境中气体污染物空间浓度分布的重构[D]. 王晓斐.南京理工大学 2005
[5]工业CT窄角扇束的迭代法图像重建算法研究[D]. 沈宽.重庆大学 2002
本文编号：3457836
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