DB15∕T 4285-2026 后向散射激光雷达垂直探测沙尘天气自动监测技术规范

ICS13.040.01

CCSZ10

15

内蒙古自治区地方标准

DB15/T4285—2026

后向散射激光雷达垂直探测沙尘天气自动

监测技术规范

Technicalspecificationforverticaldetectionofsandanddust

weatherbybackscatteringlidar

2026-01-30发布2026-03-01实施

内蒙古自治区市场监督管理局发布

DB15/T4285—2026

目次

前言.................................................................................II

1范围...............................................................................1

2规范性引用文件.....................................................................1

3术语和定义.........................................................................1

4方法原理...........................................................................2

5系统组成与技术性能要求.............................................................3

6安装、调试、试运行与验收...........................................................4

7系统日常运行维护...................................................................6

8质量保证和质量控制.................................................................8

9数据有效性判断.....................................................................9

附录A（资料性）后向散射激光雷达垂直探测沙尘天气自动监测系统结构示意图..............10

附录B（资料性）性能检测指标计算方法................................................11

附录C（资料性）后向散射激光雷达垂直探测沙尘天气自动监测系统安装调试报告............16

附录D（资料性）后向散射激光雷达垂直探测沙尘天气自动监测系统试运行报告..............21

附录E（资料性）后向散射激光雷达垂直探测沙尘天气自动监测系统验收报告................23

附录F（资料性）后向散射激光雷达垂直探测沙尘天气自动监测系统巡检、性能检测和质控工作记录

表...................................................................................27

I

DB15/T4285—2026

前言

本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定

起草。

本文件由内蒙古自治区生态环境厅归口。

本文件起草单位：内蒙古自治区环境监测总站、安徽大学、中国科学院安徽光学精密机械研究所、

中国科学院大气物理研究所。

本文件主要起草人：谷雨、白雪椿、项衍、高文康、韩见弘、郝峰、张天舒、于学普、范广强、

程宇飞、付毅宾、周兴军、赵露、徐曼、郭伟楠、孙倩倩、吴八一、郭红英、陈鑫、葛瑞飞、刘一

伊、王佐强、刘艳荣、王晓雪、石亚鹏。

II

DB15/T4285—2026

后向散射激光雷达垂直探测沙尘天气自动监测技术规范

1范围

本文件规定了后向散射激光雷达垂直探测沙尘天气自动监测技术的方法原理与系统组成、技术性

能要求、系统日常运行维护、质量保证和质量控制、数据有效性判断等技术要求。

本文件适用于采用基于米散射原理的垂直探测激光雷达对沙尘天气的连续自动监测时的运行与质

量控制工作。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本

文件。

GB2894-2008安全标志及其使用导则

GB/T7247.1-2012激光产品的安全第1部分：设备分类和要求

GB/T10320-2011激光设备和设施的电气安全

GB/T20480沙尘天气等级

HJ655环境空气颗粒物（PM10和PM2.5）连续自动监测系统安装和验收技术规范

HJ664环境空气质量监测点位布设技术规范（试行）

HJ817环境空气颗粒物（PM10和PM2.5）连续自动监测系统运行和质控技术规范

3术语和定义

GB/T20480界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

激光雷达lidar

使用激光器作为发射光源，通过接收大气中气溶胶或大气分子的散射回波信号，探明大气结构和反

演大气参数的主动遥感设备。

沙尘天气sandanddustweather

沙粒、尘土悬浮空中，使空气浑浊，能见度降低的天气现象。

[来源：GB/T20480-2025，2.1]

米散射miescattering

1

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当粒子尺度接近或大于发射光波长时，其散射的光强度在各方向是不对称的，其中大部分发射光线

沿着前进方向进行散射。

瑞利散射rayleighscattering

当粒子尺度远小于发射光波长时，其各方向上的散射光强度是不一样的，散射光强度与发射光的波

长四次方成反比。

盲区blindregion

在离激光雷达非常近的一段距离范围内，激光器发射的激光光束不在接收视场内，接收望远镜接收

不到大气颗粒物及分子的后向散射光，或者由于杂散光信号影响，无法分离出大气颗粒物及分子的后向

散射光有效信号，这一区域称为激光雷达的盲区。

过渡区transitionregion

发射的激光光束逐步地进入接收望远镜的接收视场内，大气颗粒物及分子的后向散射光只是部分

的被接收，这一区域称为激光雷达的过渡区。

消光系数atmosphericextinctioncoefficient

发射光在大气中传播单位距离时的相对衰减率，是大气颗粒物及分子对发射光的散射与吸收的贡

献之和。单位为：km-1。

退偏振比depolarizationratio

大气颗粒物及分子在对偏振光的散射作用中散射光的垂直偏振部分强度和平行偏振部分强度的比

值。

空间分辨率spatialresolution

激光雷达采集到的原始回波信号是离散数据，相邻两个数据点之间对应的空间距离差。单位为：m。

标称激光脉冲能量nominallaserpulseenergy

激光雷达系统中激光器在标准工作条件（如规定的供电电压、工作温度、重复频率等）下输出的单

个激光脉冲能量，单位为：J。

4方法原理

2

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后向散射激光雷达采用米散射原理发射激光，通过望远镜接收颗粒物和云等的后向散射信号，解析

特定波长的后向散射信号，反演颗粒物的消光系数和退偏振比，实现颗粒物的空间分布和云的监测。

激光与大气中的球形粒子相互作用产生的后向散射光会保持激光的偏振比，而激光与非球形粒子

相互作用的后向散射光会改变发射激光的偏振比，发生退偏效应。利用激光雷达同时探测到的后向散射

信号中的平行分量和垂直分量，计算得到大气的退偏振比。退偏振比的大小反映沙尘天气时沙尘颗粒和

云的非球形特性。

5系统组成与技术性能要求

系统组成

系统通常由光源发射系统、接收系统、数据采集与分析系统三部分组成。沙尘天气后向散射激光雷

达需要满足基本的系统组成和功能要求，结构示意图参照附录A。

光源发射系统

光源发射系统主要包括脉冲激光器、光束准直器和光束发射器。将激光光束经过放大、准直、反射

之后，按照一定的角度发射至大气中，当激光遇到大气中的沙尘颗粒、云、分子等后发生散射。

接收系统

接收系统主要包括望远镜、窄带滤光器和光电探测器等。激光与大气相互作用产生的后向散射光被

望远镜接收后，通过消色差透镜组后经反射镜反射后汇聚于小孔光阑内，被透镜准直后的光穿过检偏棱

镜又被分为平行光和垂直光两束偏振光。最终偏振光经过窄带滤光片去除天空背景光的干扰后到达光

电倍增管将光信号转换为电信号。

数据采集与分析系统

数据采集与分析系统包括信号采集、控制单元和数据分析单元，主要包括放大器、数据采集和分析

软件微机、显示器、工控机等。由光学接收系统接收的两束光信号转换为两路电流信号后，经前置放大

器放大转换为电信号后被采集卡采集，由工控机存储，通过数据分析软件展示，数据通过有线或者无线

的方式接入网络。

技术性能要求

后向散射激光雷达检测性能指标基本要求见表1。

3

DB15/T4285—2026

表1后向散射激光雷达性能指标检测要求

技术性能要求

检测项目

1064nm波长532nm波长355nm波长

0点准确性≤空间分辨率

背景噪声基线平整度斜率绝对值≤10-5

系统线性度线性度≥95%

大气瑞利散射信号拟合斜率偏

≤20%

差

≥1000@0.5km≥800@0.5km≥600@0.5km

信噪比

≥70@2km≥50@2km≥30@2km

有效探测距离≥4km≥3km

探测盲区≤75m

通道增益校正后差异不适用≤15%

大气本底退偏振比不适用0.03～0.05

有效数据率≥85%

注：表中涉及到的距离均为从地面开始的高度。

沙尘天气的判断

基于后向散射激光雷达垂直探测沙尘天气的判定指标见表2。

表2后向散射激光雷达垂直探测沙尘天气判定技术指标

技术性能要求

检测项目

532nm波长355nm波长

沙尘天气判据a退偏振比≥0.2退偏振比≥0.1

沙尘天气下退偏振比相对偏差≤25%

2

沙尘天气下消光系数与PM10的相关性相关系数푅≥0.7

a：排除云和降水的影响。

6安装、调试、试运行与验收

安装

6.1.1监测点位要求

监测点位位置应满足HJ655中的相关要求。

6.1.2监测站房及辅助设施

监测站房及辅助设施应满足HJ655和HJ664中的相关要求，并满足以下要求：

a)接地电阻≤20Ω；

b)房顶承重≥250kg/m2，室内地板承重≥500kg/m2；

c)系统应设有漏电保护装置，防止人身触电；

d)激光器电源应按照GB/T10320-2011中4.5.3的规定装有应急停机装置；

4

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e)后向散射激光雷达应按照GB/T7247.1-2012中4类产品规定，贴有激光警告标志、说明标志、

激光窗口标志以及文字说明，相关标志应符合GB2894-2008中的第4章的规定；

f)站房面积应充分考虑除激光雷达外的其它颗粒物监测设备及UPS等辅助设备，空间充裕，能保

证人员正常操作、标定、维护工作；

g)天窗应安装安全护栏，确保安全距离，避免人员靠近光源灼伤眼部等。

6.1.3后向散射激光雷达安装

后向散射激光雷达的安装应满足HJ655中的相关要求，并满足以下要求：

a)每台后向散射激光雷达，天窗口中心之间的水平距离＞6m，如安装地点因客观条件无法满足

该要求，可以通过适当调整出射激光的方向，增加遮挡板等方法来避免光学干扰，同时要求保

证设备之间没有相互电磁干扰；

b)天窗支撑部件与房顶连接应牢固、可靠，应符合防水要求；

c)天窗窗口玻璃加热器电源走线应安全可靠，不遮挡激光雷达光路；

d)根据不同雷达发射接收窗口尺寸确定天窗开口尺寸，冗余量＞50%。

安装调试

后向散射激光雷达在现场安装后进行调试，调试性能指标应满足表1相关要求，性能检测指标计算

方法参照附录B。调试检测可由系统制造商、供应商负责。

调试后编制安装调试报告，报告格式参照附录C，记录表参照附录C中的表C.1～表C.4。

试运行

后向散射激光雷达试运行至少30d。因系统故障等造成运行中断，恢复正常后，继续试运行。试运

行结束时，参照附录B中B.13的公式计算系统有效数据率，数据有效率≥85%。根据试运行结果编制试运

行报告，试运行报告格式参照附录D，记录表参照附录D中的表D.1。

验收

6.4.1验收准备与申请

6.4.1.1验收准备

在申请验收前应做好以下准备工作：

a)提供后向散射激光雷达自动监测系统安装调试报告、试运行报告和连续稳定运行30d监测数

据报表；

b)提供质量保证和质量控制计划文档；

c)建立完整的激光雷达自动监测系统的技术档案。

6.4.1.2验收申请

后向散射激光雷达完成安装、调试及试运行后提出验收申请，经验收单位核准符合验收条件后实施

验收。

6.4.2验收内容

6.4.2.1性能指标验收

5

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对0点准确性、背景噪声基线平整度、系统线性度、大气瑞利散射信号拟合斜率偏差、信噪比、有

效探测距离、探测盲区、通道增益校正后差异、有效数据率等开展验收测试，相应的测试指标计算参照

附录B，测试结果应符合表1的要求。

6.4.2.2相关制度、记录和档案验收

相关制度、记录和档案验收应满足HJ655的相关要求。

6.4.3验收报告

验收报告应满足HJ655的相关要求，验收报告格式参照附录E，记录表参照附录E中的表E.1～表E.2。

7系统日常运行维护

基本要求

后向散射激光雷达自动监测系统全年365d（闰年366d）连续运行，停运超过3d以上，报负责该

点位主管部门备案，并采取有效措施及时恢复运行。主动停运的，运维人员提前报负责该点位主管部门

批准。站房保证正常的供电状态，如果发生停电导致数据缺失需要报负责该点位主管部门备案，并采取

有效措施及时恢复运行。

监测仪器主要技术参数和系统安装验收时的设置值保持一致。如对主要技术参数进行调整，应开展

调试和仪器性能测试，记录调试结果并连续稳定运行30d后开展验收。

设备的日常维护主要分为设备每日、每半月、每季度、每半年巡检、维护和校正及站房和辅助设备

的日常巡检维护，日常维护需要记录存档。

系统运行维护

7.2.1监测站房及辅助设备日常巡检

7.2.1.1室内使用设备环境日常巡检

对于室内使用后向散射激光雷达，对站房及辅助设备定期巡检，每周至少巡检1次，记录巡检情况，

巡检记录表参照附录F中的表F.2。巡检工作主要包括：

a)保持站房内部环境清洁，布置整齐，各仪器设备整洁，设备标识清楚；

b)保证空调正常工作，站房温度保持在（25±10）℃，相对湿度保持在90%RH以下，每年对站

房空调至少进行一次维护保养，空调具有来电自启动功能，并设置成来电自启动；

c)在冬、夏季节注意站房内外温差，及时调整站房温度，防止光学镜片表面出现严重冷凝水情况；

d)定期检查消防、避雷和报警安全设施；

e)检查电路系统和通讯系统，保证系统供电正常，电压稳定；保证断电情况短时间内供电和网络

通讯正常，出现问题及时解决；

f)进行维护时，规范操作，注意安全，防止发生意外；

g)设备固定牢固，门窗关闭良好，人走关门，非工作人员未经许可不应入内；

h)做好环境条件和安全检查记录；

i)检查外部环境是否正常，是否有对测定结果或运行环境存在明显影响的污染源，并做好记录；

j)检查站房的网络通讯系统功能是否正常，保证数据传输正常；

k)及时清除站房周围的杂草和积水，当周围树木生长超过规范规定的控制限时，及时剪除对采样

或监测光束有影响的树枝；

6

DB15/T4285—2026

l)检查站房是否有漏雨现象，站房外围的其它设施是否有损坏或被水浸没，如遇到以上问题及时

处理，保证系统能安全运行；

m)检查站房的安全设施，做好防火防盗工作；

n)每周对站房内外环境卫生进行检查，及时保洁。

7.2.1.2户外设备环境巡检

对于户外后向散射激光雷达，定期对后向散射雷达环境进行定期检查，至少每周巡检一次，巡检记

录表参照附录F中的表F.2，巡检内容主要包括：

a)检查后向散射激光雷达的供电环境是否正常，是否存在供电隐患；

b)检查后向散射激光雷达的固定是否稳定牢靠，是否存在倾倒等风险隐患；

c)雨后需要检查后向散射激光雷达周边环境，检查电源、主机是否有被水浸没等风险隐患，及时

排水；

d)检查后向散射激光雷达周边环境安全，做好防火防盗防雷工作。

7.2.2监测系统日常维护

7.2.2.1每日线上远程巡检内容

每日进行一次检查，检查设备是否正常运行，可以通过远程方式访问，记录表参照附录F中的表F.1，

巡检内容主要包括：

a)检查后向散射激光雷达激光器是否有异常或者报警；

b)检查后向散射激光雷达软件是否工作正常，参数设置是否正常；

c)检查网络和数据传输/上传是否正常；

d)计算并记录背景噪声基线平整度、大气瑞利散射信号拟合斜率偏差；

e)检查信噪比、有效探测距离、探测盲区、大气本底退偏振比是否满足要求；

f)沙尘天气时，每日对沙尘天气下退偏振比相对偏差、沙尘天气下消光系数与PM10数据的相关性

进行检查；

g)记录当日有效数据率。

7.2.2.2线下巡检维护及性能检测内容

按下列时间要求进行线下维护及检测，记录表参照附录F中的表F.3：

a)至少半月检查一次雷达望远镜镜片表面是否清洁，如果不干净需要清理干净；

b)至少半月检查一次天窗镜片是否清洁，如果不干净需要清理干净，沙尘天气过后应立即进行专

项清洁维护；

c)至少半月检查一次天窗加热装置功能是否正常（如配备）；

d)至少半月检查一次激光器冷却水水位是否过低，如果过低需要加水，至少每季度更换一次冷却

水（仅限水冷激光器）；

e)至少半年对激光光斑形状和激光能量进行一次测试和标校，单脉冲能量应大于标称激光脉冲

能量的40%（具体测试方法由各自设备厂商确定），确保激光输出满足正常工作要求；

f)至少半年检查一次0点准确性；

g)至少半年检测一次系统线性度；

h)至少半年检测一次通道增益校正后差异；

i)至少半年对磁盘进行数据整理和备份；

j)仪器说明书规定的其他维护内容。

7

DB15/T4285—2026

7.2.3故障检修

对出现故障的仪器应进行针对性的检查和维修：

a)根据仪器厂商提供的指导手册要求，开展故障判断和检修；

b)对于在现场能够诊断明确，并且可以通过简单更换备件解决的仪器故障，及时检修并尽快恢复

正常运行；

c)对于不能在现场完成故障检修的仪器，及时沟通设备厂商进行检查和维修；

d)每次故障检修完成后，对仪器进行性能测试。

8质量保证和质量控制

基本要求

质量保证和质量控制按照HJ817执行，各站点可根据仪器实际运行情况进行调整。质控工作记录表

参照附录F中的表F.4。

技术性能要求

8.2.10点准确性

使用漫反射板遮挡激光雷达的发射和接收窗口得到的回波信号中第一个峰值点，与软件上距离轴0

点刻度之间差值的绝对值小于空间分辨率。

8.2.2背景噪声基线平整度

后向散射激光雷达工作波长各信号通道背景基线噪声信号线性拟合斜率的绝对值≤10-5。

8.2.3系统线性度

在后向散射激光雷达探测器前依次加装五档中性密度衰减片，工作波长平行通道有效信号过渡区

峰值随衰减率变化的线性度≥95%。

8.2.4大气瑞利散射信号拟合斜率偏差

在晴朗天气下，后向散射激光雷达工作波长平行通道距离平方校准信号在对数坐标下的斜率，和根

据标准大气模型理论计算的大气瑞利散射距离平方校正信号在对数坐标下的斜率的相对偏差≤20%。

8.2.5信噪比

每日线上进行一次信噪比检查，后向散射激光雷达在晴朗天气下进行信号采集，工作波长各通道有

效信号幅值与随机噪声的比值即为信噪比（SNR），355nm工作波长平行通道SNR≥600@0.5km、≥

30@2km，532nm工作波长平行通道SNR≥800@0.5km、≥50@2km，1064nm工作波长平行通道SNR≥1000@

0.5km、≥70@2km。

8.2.6有效探测距离

后向散射激光雷达在晴朗天气下进行信号采集，355nm和532nm工作波长通道信号信噪比SNR≥3

h对应的探测距离≥3km，1064nm波长对应的探测距离≥4km。

8.2.7探测盲区

8

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后向散射激光雷达在晴朗天气下进行原始数据采集，各工作波长近地面最低有效探测高度≤75m。

8.2.8通道增益校正后差异

将半波片放置在后向散射激光雷达发射光路中，通过调节半波片获得平行通道和垂直通道的相对

偏差≤15%。

8.2.9大气本底退偏振比

后向散射激光雷达在晴朗天气下，排除云和沙尘的影响，3km以上洁净大气本底的355nm和532nm

工作波长退偏振比在0.03～0.05之间。

8.2.10沙尘天气判据

在未测量到云和降水的情况下，后向散射激光雷达355nm工作波长观测的退偏振比≥0.1，532nm

工作波长观测的退偏振比≥0.2。

8.2.11沙尘天气下退偏振比相对偏差

沙尘天气时，进行一次沙尘天气下退偏振比相对偏差检查，后向散射激光雷达在沙尘天气下，排除

云的影响和相对湿度＞50%的时段，有效数据高度范围内，10min～30min内355nm和532nm工作波长

退偏振比测量值的相对标准偏差均≤25%。

8.2.12沙尘天气下消光系数与PM10数据的相关性

沙尘天气时，进行一次沙尘天气下消光系数与PM10数据的相关性检查，激光雷达在沙尘天气下，排

除云的影响和相对湿度＞50%的时段，各工作波长（包含355nm、532nm和1064nm）消光系数与PM10数

据的相关系数R2≥0.7。

8.2.13有效数据率

每个工作波长平行通道的数据获取率≥85%。

9数据有效性判断

数据有效性判断要求如下：

a)仪器正常运行时的所有监测数据均为有效数据，全部参与统计；

b)对仪器进行检查、校准、维护保养或仪器出现故障等非正常监测期间的数据为无效数据；仪器

启动至预热完成时段内的数据为无效数据；

c)在仪器故障、运行不稳定或其他监测质量不受控情况下出现的零值或负值为无效数据；

d)计算信号背景噪声平整度，提取背景段信号并进行线性拟合，如果背景噪声基线斜率绝对值不

满足表1的要求，数据标注为无效数据；

e)当监测信号强度达到采集系统满量程的95%且连续3个或以上高度层的信号差分小于1%时，

判定为信号饱和，该段数据标注为无效数据；

f)对于缺失和判断为无效的数据均注明原因，并保留原始记录。

9

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A

A

附录A

（资料性）

后向散射激光雷达垂直探测沙尘天气自动监测系统结构示意图

后向散射激光雷达垂直探测沙尘天气自动监测系统结构示意图见图A.1。

接收

望远镜

光源发射系统

光束发射器光束准直器脉冲激光器

窄带

显示器

滤光器

光电

放大器采样平均器计算机

探测器

接收系统数据采集与分析系统

图A.1后向散射激光雷达垂直探测沙尘天气自动监测系统结构示意图

10

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B

B

附录B

（资料性）

性能检测指标计算方法

B.10点准确性

在后向散射激光雷达望远镜上方的保护玻璃窗位置，使用漫反射板遮挡激光雷达的反射和接收窗

口（为了避免近场光过强导致探测器过饱和以及人员安全，可以调低发射激光能量或者在接收光路上加

中性滤光片），采集的回波信号中第一个峰值点即为窗口位置，通过与非遮挡的信号进行比对，可以确

定起始0点位置的实测值a，并与数据采集处理软件中实际距离刻度0点值b相比较，每个通道信号（a～

b）的绝对值小于等于空间分辨率。

B.2背景噪声基线平整度

后向散射激光雷达垂直监测开机运行，用遮挡盖工装挡住望远镜接收区域。连续采集后获得工作波

长每个信号通道的背景噪声原始采集数据（积分时间不超过2min），以距离为横坐标，信号幅值为纵

坐标，用该组原始采集数据画出原始信号廓线，根据式（B.1）计算每个通道背景噪声信号廓线的线性

拟合斜率的绝对值k，分别满足表1中背景噪声基线斜率绝对值的要求。

푛̅̅

∑1(푑푖∗푃푖)−푛∗푑∗푃··············(B.1)

푘=|푛2̅2|

∑1푑푖−푛∗푑

式中：

di——原始信号的第i个数据对应的距离，单位为米（m）；

Pi——原始信号的第个数据的信号幅值；

d——为的平均值；

P——为的平均值；

n——纳入计算的数据个数。

B.3系统线性度

333

在颗粒物中度污染天气下（近地面颗粒物质量浓度150μg/m≤PM10≤300μg/m、75μg/m≤PM2.5

≤150μg/m3，湿度≤70%，避开云），后向散射激光雷达垂直监测，避开3km以下的云，开机运行。

依次在工作波长平行通道探测器前分别加透过率为100%、80%、50%、20%、10%的衰减片，连续采集

后获得通道的原始采集数据，为了尽量降低大气变化的影响，每条数据的积分时间不超过2min，整个

测试在20min内完成。

以距离为横坐标，信号幅值为纵坐标，用该组原始采集数据画出原始信号廓线，对原始信号廓线进

行扣除背景信号处理，分别获得平行通道的有效信号廓线，每个通道可获得5条有效信号廓线。

每个波长通道分别以这5条有效信号廓线的过渡区峰值为纵坐标、以衰减片的透过率为横坐标画图，

并进行线性拟合。

根据式（B.2）计算出每个工作波长平行通道的相关系数푅2均分别满足表1中系统线性度的要求。

2

2（푛∑푖(휏푖∗푃푖)−∑푖휏푖∗∑푖푃푖）

푅=2222···········(B.2)

(푛∑푖휏푖−(∑푖휏푖))∗(푛∑푖푃푖−(∑푖푃푖))

11

DB15/T4285—2026

式中：

푅2——各波长通道的相关系数；

푛——纳入计算的数据个数，此处为5；

——衰减片透过率；

푃——有效信号廓线过渡区峰值。

B.4大气瑞利散射信号拟合斜率偏差

33

在近地面气溶胶质量浓度PM10≤150μg/m、PM2.5≤75μg/m，湿度≤60%的晴朗天气下，大气中的

气溶胶含量处于无污染或者轻度污染的水平，后向散射激光雷达垂直探测，避开云，开机运行。

连续采集后获得1组原始采集数据，以距离为横坐标，信号幅值为纵坐标，用该组原始采集数据画

出原始信号廓线，对原始信号廓线进行扣除背景、距离平方校正处理，获得距离平方校正信号S。

利用标准大气模型（参考国际标准大气模型ISA或者美国1976年标准大气模型Standardatmosphere

modeloftheUnitedStatesof1976），得到大气分子的瑞利散射距离平方校正信号S'。

将S和S'置于同一坐标系下绘图（纵坐标取对数），并以S'+常数的方式调整S'的大小，使得S和S'

的高空部分重合，计算两者重合部分的各自线性拟合直线的斜率k和k'，对应波长的k和k'的相对偏差满

足表1中大气瑞利散射信号拟合斜率偏差的要求。

B.5信噪比

在能见度≥10km，湿度≤70%的晴朗天气下，后向散射激光雷达垂直监测，避开云，开机运行。

连续采集后获得工作波长平行通道原始采集数据（积分时间不超过2min），以距离为横坐标，信

号幅值为纵坐标，用该组原始采集数据画出原始信号廓线。

根据式（B.3）、（B.4）分别计算每个工作波长平行通道信号廓线在500m、2000m处的信噪比均

满足表1中信噪比的要求。

∑푚+푛(푥−푥)2

푁표푖푠푒=√푖=푚푖··············(B.3)

푛−1

푆푖푔푛푎푙

푆푁푅=················(B.4)

푁표푖푠푒

式中：

푁표푖푠푒——背景噪声；

푚+푛——计算背景基线结束点；

푚——计算背景基线的起始点；

푥푖——原始信号幅值；

푥——该段信号幅值的平均值，即背景基线值；

푆푁푅——信噪比；

푆푖푔푛푎푙——扣除背景基线后的有效信号。

B.6有效探测距离

在能见度≥10km的晴朗天气下，后向散射激光雷达垂直探测，避开云，开机运行。连续采集后获

得1组原始采集数据，以距离为横坐标，信号幅值为纵坐标，用该组原始采集数据画出原始信号廓线，

对原始信号廓线进行扣除背景信号处理，获得有效信号廓线。

根据式（B.3）和（B.4）计算出的有效信号廓线信噪比SNR≥3的部分为有效信号，相应的最大高度为对应波长

有效探测距离，均满足表1有效探测距离的要求。

12

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B.7探测盲区

在能见度≥10km，湿度≤70%的晴朗天气下，将后向散射激光雷达处于垂直监测状态，避开低空云，

开机运行。

连续采集后获得工作波长平行通道的原始采集数据，以距离为横坐标，信号幅值为纵坐标，用该组

原始采集数据画出原始信号廓线，对原始信号廓线进行扣除背景信号处理，获得有效信号廓线，统计有

效信号廓线第1个波峰（为杂散光信号）和第2个波峰之间最低点在数据点中的序号。

根据式（B.5）计算出每个工作波长信号通道探测盲区满足表1中探测盲区的要求。

퐵=퐷×푛················(B.5)

式中：

퐵——探测盲区，单位为米（m）；

퐷——空间分辨率，单位为米（m）；

푛——第1个信号峰和第2个信号峰之间最低点在数据点中的序号。

B.8通道增益校正后的差异

33

在近地面气溶胶质量浓度PM10≤150μg/m、PM2.5≤75μg/m，湿度≤60%的晴朗天气下，选择距离

后向散射激光雷达大于盲区2倍以上的地方的已知目标（建筑物、山体、稳定的大气或低空云等），将

后向散射激光雷达对准该物体，开机运行。

将半波片放置于发射光路中，调节半波片出射光的偏振方向和插入半波片前一致。

连续采集后分别获得平行通道和垂直通道的原始采集数据，以距离为横坐标，信号幅值为纵坐标，

用该2组原始采集数据画出2组原始信号廓线，该2组原始信号廓线扣除背景噪声后的有效信号廓线峰值

P1和S1。

将半波片旋转45°后，连续采集后获得平行通道和垂直通道的原始采集数据，以距离为横坐标，信

号幅值为纵坐标，用该2组原始采集数据画出2组原始信号廓线，该2组原始信号廓线扣除背景噪声后的

有效信号廓线峰值P2和S2。

根据式（B.6）、（B.7）、（B.8）计算出的相对偏差满足表1中通道增益校正后差异的要求。

푘∗S1

D1=·················(B.6)

P1

P2

D2=·················(B.7)

푘∗S2

|D−D|

퐷%=21∗100%··············(B.8)

Dmax

式中：

D1——退偏振比1；

K——通道增益比；

S1——半波片旋转前532nm垂直通道有效信号廓线峰值；

P1——半波片旋转前532nm平行通道有效信号廓线峰值；

D2——退偏振比2；

P2——半波片旋转后532nm平行通道有效信号廓线峰值；

S2——半波片旋转前532nm垂直通道有效信号廓线峰值；

D%——相对偏差；

Dmax——D1和D2中的大值。

B.9大气本底退偏振比

13

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后向散射激光雷达在晴朗天气下，排除云和沙尘的影响，每个工作波长测量的3km以上洁净大气本

底的退偏振比满足表1中大气本底退偏振比的要求。

B.10沙尘天气判据

在未测量到云和降水的情况下，对应工作波长的退偏振比满足表2的要求时，视为沙尘天气。

B.11沙尘天气下退偏振比相对偏差

后向散射激光雷达在沙尘天气下开机连续运行。

在有效数据高度范围内，选取空间范围在250m，例如1050m～1300m之间的数据进行比对，剔除

云、相对湿度＞50%以及不满足信噪比指标要求的数据。

根据式（B.9）、（B.10）计算出的10min～30min内每个工作波长退偏振比测量值的相对标准偏

差满足表2的要求。

∑푛(푥−푥)2

σ=√푖=1푖···············(B.9)

푛−1

σ

푆%=∗100%···············(B.10)

푥̅

式中：

σ——样本标准差；

푛——比较样本个数；

푥푖——激光雷达的第i个退偏振比测量值；

푥̅——激光雷达退偏振比测量值的平均值；

푆%——相对标准偏差。

B.12沙尘天气下消光系数与PM10数据的相关性

后向散射激光雷达在沙尘天气下开机连续运行。

有效数据高度范围内，选取空间范围在250m，例如1050m～1300m之间的数据进行比对，剔除云、

相对湿度＞50%以及不满足信噪比指标要求的数据。

2

根据式（B.11）计算出的每个工作波长消光系数与PM10数据的相关系数푅满足表2的要求。

∑푛(푥−푥̅)(푦−푦̅)

푅2=(푖=1푖푖)2············(B.11)

푛2푛2

√∑푖=1(푥푖−푥̅)√∑푖=1(푦푖−푦̅)

式中：

푅2——相关系数；

푛——样本数；

푥푖——第i个时刻的激光雷达消光系数；

푥̅——激光雷达消光系数样本的均值；

푦푖——对应时刻i的激光雷达PM10浓度值；

푦̅——激光雷达PM10浓度样本的均值。

B.13有效数据率

监测系统正常运行时的所有监测数据均为有效数据，应全部参与统计。

对设备进行检查、校准、维护保养或设备出现故障等非正常监测期间的数据为无效数据，两次校准、

维护保养间隔不应小于7d；设备启动至设备预热完成时段内的数据为无效数据。

在设备故障、运行不稳定或其他监测质量不受控情况下出现的零值或负值为无效数据，不参加统计。

14

DB15/T4285—2026

对于缺失和判断为无效的数据均应注明原因，并保留原始记录。

按公式（B.12）计算有效数据率D，结果满足表1有效数据率的要求。

푇−푇

D=(12)∗100%···············(B.12)

푇1

式中：

D——有效数据率，单位为百分比（%）；

푇1——雷达统计周期的总时间，单位为天（d）；

푇2——统计周期内激光雷达维护和故障的时间，单位为天（d）。

15

DB15/T4285—2026

C

C

附录C

（资料性）

后向散射激光雷达垂直探测沙尘天气自动监测系统安装调试报告

后向散射激光雷达垂直探测沙尘天气自动监测系统安装调试报告见表C.1～C.4。

后向散射激光雷达垂直探测沙尘天气自动监测

系统安装调试报告

站点名称：

仪器名称：

单位名称：（公章）

年月日

16

DB15/T4285—2026

表C.1后向散射激光雷达垂直探测沙尘天气自动监测系统站点基本信息

站点名称

站点建设性质（新、改

点位类型

建）

管理（托管）单位主管部门

通道类型□1064nm□532nm□355nm

站房面积站房结构

天窗距地面高度天窗距站房房顶高度

站点周围情况简述：

省市县（区）路（乡，镇）号（村）

站点地理位置

东经：北纬：

仪器供应商

建设开工日期年月日

投入试运行日期年月日

17

DB15/T4285—2026

表C.2后向散射激光雷达垂直探测沙尘天气自动监测系统点位和天窗口周边情况表

站点名称

站点地址

是否符合

项目具体要求

是√否×

监测点周围没有阻碍激光光路的高大建筑物、树木或其他障碍物

监测点周围建设情况是否稳定

监测点是否能长期使用，且不会改变位置

监测点是否地处相对安全和防火措施有保障的地方

点位周

边情况

监测点附近没有强电磁干扰

监测点附近是否具备稳定可靠的电源供给

监测点的通信线路是否方便安装和检修

监测点周边是否有便于出入的车辆通道

天窗距地面的高度是否在2.5m以上

天窗口