本發明涉及激光雷達測量領域，具體涉及一種基于測風激光雷達的湍流修正及驗證方法。
背景技術：
1、傳統上進行湍流測量往往基于測風塔上風速傳感器獲取，這種方式存在測風塔高度限制、成本高、不可移動測量等方面的不足，隨著激光相干探測技術的發展，測風激光雷達以其安裝方便、測量層數多、量程高等逐漸成為替代傳統測風塔的有力手段，但是在復雜地形下使用測風激光雷達開展風資源探測出的湍流數據出現無法使用的問題。
2、目前進行湍流測量大多數基于傳統測風塔上安裝的測風傳感器進行測量，但是受限于測風塔的高度很難測量200m以上的湍流，測風激光雷達與測風塔進行湍流探測的差異主要體現在體積平均效應、大氣穩定性、儀器噪聲、交叉污染效應等方面，測風激光雷達測量的是一定體積內的風速平均值，而傳統測風傳感器為點測量，導致湍流強度估計存在系統差異；穩定條件下湍流長度尺度小，測風激光雷達可能低估湍流強度，不穩定條件下湍流尺度大可能高估湍流強度；部分測風激光雷達在不穩定條件下可能因噪聲干擾高估風速方差；在多普勒波束擺動技術中，水平風速分量的重構涉及空間分離的測量體積，導致不同速度分量間的交叉污染，扭曲了湍流譜。
技術實現思路
1、本發明的目的在于針對現有測風激光雷達在復雜地形下測量湍流時容易受到噪聲干擾，出現不同速度分量間的交叉污染，扭曲湍流譜，導致風資源評估的不精確，針對此不足，提出了一種基于測風激光雷達的湍流修正及驗證方法。
2、為了實現上述目標，本發明采用如下的技術方案：
3、一種基于測風激光雷達的湍流修正及驗證方法，包括以下步驟：
4、s1、基于獲取試驗區的30m分辨率的dem數據和30m分辨率的植被覆蓋圖，構建試驗區網格數據；
5、s2、基于試驗區網格數據，通過流體仿真計算，得到試驗區的流體仿真參數、仿真參考風速vhref和重構風速vhrecon，從而獲得風速校正系數scale；所述流體仿真的參數包括湍流模型、進口入流闊線和粗糙度；
6、s3、基于試驗區地基測風激光雷達獲取實時風速和實時風向，計算得到實時湍流t；
7、s4、基于三維測風激光雷達構建虛擬測風塔，獲得三維測風激光雷達的徑向風速，并反演得到水平風速，從而獲得與地基測風激光雷達同等高度處的參考湍流tref；
8、s5、基于相同時間內的實時湍流t和參考湍流tref，對流體仿真參數進行修正；
9、s6、通過迭代優化流體仿真的參數，使修正后獲得的實時湍流t與參考湍流tref分布一致，所述流體仿真的參數包括湍流模型、進口入流闊線和粗糙度。
10、作為本發明的進一步優選，所述s1包括：
11、s11、基于獲取試驗區的dem數據和植被覆蓋圖，生成stl模型數據；
12、s12、基于stl模型數據，利用空間離散化立方體柵格將stl模型數據進行網格劃分，形成試驗區網格數據。
13、作為本發明的進一步優選，所述s3包括：
14、s31、設置試驗區地基測風激光雷達掃描模式；所述掃描模式設置為dbs掃描模式；
15、s32、獲取試驗區實時風速和實時風向；
16、s33、基于風速校正系數scale，對獲取試驗區實時風速vh進行校正，得到試驗區校正后風速vh'；
17、vh'＝scale×vh；
18、s34、根據其中，vh′std為t時間內校正后的風速的標準差，vh'm為t時間內校正后的風速的均值，計算得到地基測風激光雷達的實測湍流t。
19、作為本發明的進一步優選，所述s4包括：
20、s41、以地基測風激光雷達為基準，設置多臺三維測風激光雷達；
21、s42、基于三維測風激光雷達構建虛擬測風塔，獲得以地基測風激光雷達為中心的三維測風激光雷達的雷達經緯度信息，并構建笛卡爾坐標系；雷達經緯度信息包括經緯度、海拔。
22、s43、基于笛卡爾坐標系，獲得三維測風激光雷達的方位角、俯仰角及徑向距離；
23、s44、將地基測風激光雷達與三維測風激光雷達進行時間校準和時間同步；
24、s45、設置三維測風激光雷達的掃描方式，掃描方式設置為定點掃描；并獲取與地基測風激光雷達同等高度處的徑向風速；
25、s46、基于虛擬測風塔，對s45獲取徑向風速進行反演，得到水平風速v；
26、s47、根據其中，vstd為t時間內水平風速的標準差，vm為t時間內水平風速的均值，計算得到與地基測風激光雷達同等高度處的參考湍流tref。
27、作為本發明的進一步優選，所述s5包括：
28、s51、根據xi＝ti-trefi，其中i為第i個時刻，計算相同時間內實時湍流t和參考湍流tref的差值xi；
29、s52、根據
30、
31、計算得到絕對偏差均值絕對偏差標準差s、擬合度r2；
32、s53、判斷絕對偏差均值絕對偏差標準差s、擬合度r2是否同時滿足<0.02，s<0.1，r2>0.99；
33、s54、若絕對偏差均值絕對偏差標準差s、擬合度r2任一不符合要求，則對流體力學仿真參數進行修正。
34、本發明提出的一種基于測風激光雷達的湍流修正及驗證方法，與現有技術相比，具有如下有益效果：
35、1、本發明以地基測風激光雷達獲取的數據為基礎數據，融合dem數據、植被覆蓋數據，利用cfd仿真技術構建了激光雷達湍流修正模型，降低了不同地形下基于測風激光雷達進行風資源評估的不確定性；
36、2、本發明以多臺三維激光測風雷達為基礎，構建了虛擬測風塔，虛擬測風塔的點位測量代替了傳統測風塔的點位測量，為地基測風激光雷達湍流修正和驗證提供了方便、實時、可靠的數據源，提升了基于地基測風激光雷達實測湍流的準確性。
1.一種基于測風激光雷達的湍流修正及驗證方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種基于測風激光雷達的湍流修正及驗證方法，其特征在于，所述s1包括：
3.根據權利要求1所述的一種基于測風激光雷達的湍流修正及驗證方法，其特征在于，所述s3包括：
4.根據權利要求1所述的一種基于測風激光雷達的湍流修正及驗證方法，其特征在于，所述s4包括：
5.根據權利要求1所述的一種基于測風激光雷達的湍流修正及驗證方法，其特征在于，所述s5包括：