(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211201220.1 (22)申请日 2022.09.29 (71)申请人 江西财经 大学 地址 330013 江西省南昌市经济技 术开发 区双港东大街169号 (72)发明人 施奇兵　钱忠胜　俞情媛　秦朗悦　 (74)专利代理 机构 北京中济纬天专利代理有限 公司 11429 专利代理师 黄攀 (51)Int.Cl. G01S 17/95(2006.01) G01S 7/48(2006.01) G01W 1/00(2006.01) G01N 21/84(2006.01) G06F 16/29(2019.01)G06F 16/22(2019.01) G06F 16/2458(2019.01) G06Q 50/26(2012.01) (54)发明名称 基于激光雷达观测结果提取大气污染信息 的方法与系统 (57)摘要 本发明提出一种基于激光雷达观测结果提 取大气污染信息的方法与系统， 采用双阈值四步 法热点分布图生成策略， 生成信息量在100B以内 的热点分布图， 热点图生 成后用户端直接叠加在 地图上， 可清楚看到热点所在区域分布信息， 无 需手动调节； 且从设备端单次传输的信息量被大 幅压缩， 极大程度降低了对4G/5G通信网络的要 求； 基于雷达现场设备端自带的GPS定位信息以 及固化在设备端的扫描热点寻峰流程， 在现场端 自动提取定位热点峰值所在经纬度信息， 继而可 直接推送到污染溯源 联动部门， 无需后端人工读 图识别峰值热点再调动； 通过对 热点分布图中的 热点， 按扇区网格实施面积积分， 提取单次探测 的污染面积信息， 帮助用户对污染形势做出判 断。 权利要求书4页 说明书10页 附图4页 CN 115356748 A 2022.11.18 CN 115356748 A 1.一种基于激光雷达观测结果提取大气污染信息的方法， 其特征在于， 所述方法包括 如下步骤： 步骤一、 生成热点分布图： 提取大气背景消光系数廓线： 通过大气污染探测激光雷达进行扫描， 以得到一次扫描 分布数据， 并提取 大气背景消光系数廓线； 分区扣除大气背景消光系数廓线： 获得连续8个大气背景消光系数廓线， 通过将原始消 光系数廓线分别与各分区的大气背景消光系数廓线作减法运算， 以得到多个当前扣除背 景 后的数值； 阈值比较判定： 若当前扣除背景后的数值小于第一阈值 ， 则将当前扣除背景后的数 值置为0； 若当前扣除背景后的数值大于等于第一阈值 ， 则将当前扣除背景后的数值置为 1， 然后重新绘制生成热点分布图； 转换边界位置序号： 记录在阈值比较判定步骤中， 由0至1或由1至0的转换， 记录对应的 转换边界位置序号， 并将所述 转换边界位置序号传输 到用户端 进行图像重构； 步骤二、 热点峰值定位： 获取热点峰值的峰值角度与跨越距离： 获取当前扫描角度对应的热点分布图的角度廓线， 其中所述当前扫描角度从初始角度 为1°开始； 获取热点分布图的角度廓线上所有分布的热点区间的左右边界位置； 其中， 通过循环 查找到左边值为零且当前扣除背景后的数值大于零的位置， 以确定所有的左边界； 通过循 环查找右边值为零且当前扣除背景后的数值大于零的位置， 以确定所有的右边界； 当获取到所有的热点 区间边界， 即可获得热点分布图中角度廓线上所有热点 区间的峰 值角度与跨越距离； 热点峰值的经纬度转换： 构建激光雷达坐标系， 计算经度相对偏移量、 纬度相对偏移量以及海拔高度偏移量， 并 根据经度相对偏移量、 纬度相对偏移量以及海拔高度偏移量计算得到目标点经纬度； 步骤三、 热点区间的面积计算： 在热力分布图中通过数据点索引获取角度廓线上所有热点 区间的跨越距离， 根据多个 所述跨越距离计算得到单条角度廓线 上的扇形热点区间面积， 并根据所述扇形热点区间面 积计算得到热点区间总面积， 用于对污染的扩散程度进行评估。 2.根据权利要求1所述的基于激光雷达观测结果提取大气污染信息的方法， 其特征在 于， 在所述 步骤一中， 提取 大气背景消光系数廓线的方法具体包括如下步骤： 控制大气污染探测激光雷达以8mi n扫描360°的速度进行扫描； 每隔45°重新选择一条大气背景消光系数廓线， 其中， 所述大气背景消光系数廓线的选 取标准为： 选取45°范围内标准方差值小于第二阈值 的所有廓线， 并将所选取的所有廓线进行 数值平均， 将得到的廓线平均值作为所述大气背 景消光系数廓线； 若在45 °范围内不存在标 准方差值小于第二阈值 的廓线， 则在该45 °范围内采用默认值。 3.根据权利要求2所述的基于激光雷达观测结果提取大气污染信息的方法， 其特征在权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115356748 A 2于， 在所述步骤二中， 在获取热点分布图的角度廓线上所有分布的热点区间的左右边界位 置之后， 所述方法还 包括： 根据热点区间的左边界以及右边界， 计算得到热点区间的左右边界距离； 对热点分布图的角度廓线上所有分布的热点 区间， 将左右边界距离小于预设边界距离 的热点区间进行剔除以筛 选得到符合要求的热点区间； 在所述筛 选得到符合要求的热点区间中， 获取多个峰值 位置； 在多个所述峰值位置中， 当判断到与小于当前扫描角度有重叠区间的范围内存在最大 峰值位置， 则将所述当前扫描角度累计加1 °； 当判断到所述当前扫描角度 大于360°， 则可获取得到所有热点区间内的热点峰值的角 度与跨越距离 。 4.根据权利要求3所述的基于激光雷达观测结果提取大气污染信息的方法， 其特征在 于， 在所述步骤二中， 在热点区间内存在多个目标热点， 在所述构建激光雷达坐标系的步骤 中， 存在如下公式： 其中， 表示目标热点在纬度上 的偏移距离， 表示目标热点在经度上 的偏移距离， 表示目标热点在海拔高度上的偏移距离， 表示目标热点与大气污染探测 激光雷达之 间的距离， 表示大气污染探测激光雷达水平扫描时的俯仰角度， 表示目标热点偏离正 北角度。 5.根据权利要求4所述的基于激光雷达观测结果提取大气污染信息的方法， 其特征在 于， 对确定得到的目标 热点而言， 目标 热点的经度表示 为： 其中， 表示目标热点的经度， 表示地球的平均半径， 表示大气污 染探测激光雷 达的纬度， 表示大气污染探测激光雷达的经度。 6.根据权利要求5所述的基于激光雷达观测结果提取大气污染信息的方法， 其特征在 于， 对确定得到的目标 热点而言， 目标 热点的纬度表示 为： 其中， 表示目标热点的纬度。 7.根据权利要求6所述的基于激光雷达观测结果提取大气污染信息的方法， 其特征在 于， 对确定得到的目标 热点而言， 目标 热点的海拔高度表示 为： 其中， 表示目标热点的海拔高度， 表示大气污染探测激光雷达海拔高度。权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115356748 A 3