《表2 不同垂直分辨率和分光比对应的最小相对气溶胶后向散射误差》

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《星载高光谱分辨率激光雷达的高光谱探测分光比优化分析》

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图3（a）、（b）、（c）所示是三个标准大气模型下，在垂直分辨率为30 m时，高光谱分子通道回波信噪比随着分光比的增大而增大，平行通道回波信噪比随着分光比的增大而减少。随着探测海拔的升高，由于气溶胶和大气分子散射系数的衰减，三个通道回波信号的信噪比降低。利用公式（1）～（3）、公式（7）、三种大气模型和激光雷达系统参数得出图4（a）～（c）。图4所示在分光比为0.4～0.7附近，相对后向散射系数误差变化趋势相对于分光比在0.7以上变化要缓，表2中括号（xi，yi），i表示不同模式以及不同探测海拔高度和不同的垂直分辨率，其中xi表示最低总的相对后向散射误差时的分光比最优值，yi表示最低总的相对后向散射误差。可见在不同的大气模式环境下，有一个最佳的分光比数值。在探测海拔高度为0 km且垂直分辨率为30 m时，背景模式下最佳分光比为0.59对应总的相对后向散射误差为9.78%，此时垂直通道/平行通道/高光谱探测通道信噪比分别为3.0、16.8、13.8。增强模式下最佳分光比为0.67对应总的相对后向散射误差为8.70%，此时垂直通道/平行通道/高光谱探测通道信噪比分别为9.0、21.4、14.8。Modtran模式下最佳分光比为0.75对应总的相对后向散射误差为7.99%，此时垂直通道/平行通道/高光谱探测通道信噪比分别为15.38、26.5、15.9。在这三种模式下，分光比最优值在0.59～0.75之间，当探测海拔为0 km且垂直分辨率设置为30 m时，总的相对后向散射误差值在7.99%～9.78%之间。垂直分辨率设置为15 m时，总的相对后向散射误差值在10.92%～13.56%之间。垂直分辨率设置为3 m时，总的相对后向散射误差值在23.73%～29.84%之间。从表2可知，对于不同探测高度，由于大气条件导致的回波信号信噪比的差异，最佳分光比在垂直分辨率相同的情况下也有差异，例如在探测高度为0 km和4 km的背景模式下，最佳分光比相差为0.01；在增强模式下，最佳分光比差别最大为0.06；在Modtran模式下，最佳分光比差别最大为0.11。虽然垂直分辨率设置为30 m时相对后向散射误差较少，但是对比垂直分辨率设置为15 m的时候差别不大，因此对于需求为高垂直分辨率且误差较少的情景中，可以设置垂直分辨率为15 m。