1.星载单光子激光雷达的叶绿素浓度垂直剖面反演方法，其特征在于，包括：S1：沿卫星飞行方向，将星载单光子激光雷达获取的水面信号光子点云与水体后向散射信号光子点云进行分离提取；

S2：利用RL反卷积算法校正单光子激光雷达余脉冲效应对光子信号的影响；

S3：构建星载单光子激光雷达水面反射信号光子与水体后向散射信号光子的概率统计模型，利用风速数据计算激光雷达系统常数；

S4：构建光谱经验解析模型，计算水体叶绿素的垂直剖面；

所述S1包括：

S1.1.利用空间点云密度分类方法，提取密度更高的水面反射光子点云；

S1.2.通过水面光子点云，计算水面的波浪高度信息，用于确定水面反射信号光子在垂直方向的上下边界；

S1.3.以水面上下边界为高度阈值，在沿卫星飞行方向分段构建水面反射信号光子点云集和水体后向散射信号光子点云集；

S1.4.计算单次激光脉冲获取的平均水面光子点云数量以及在深度方向等间隔采样的水体后向散射信号光子点云序列；

所述S1.1包括：将单光子激光雷达获取的光子点云数据进行空间网格化，每个空间网格大小在沿卫星飞行方向的长度间隔为Δl，在高度方向的间隔为Δh，每个空间网格内的光子点云密度N(i，j)定义为沿卫星飞行方向第i个且沿高度方向第j个网格空间范围内的光子点云数量，计算所有空间网格点云密度的平均值μ和标准差σ，并以此为依据计算出水面反射信号光子点云的鉴别阈值TH，满足：（1） （2）

ea是比例系数，取值为2~4，nl为沿卫星飞行方向的网格数量nl=[max(l)‑min(l)]/Δl，[ ]为向上取整运算符，l为光子点云沿卫星飞行方向的坐标；nh为在高度方向的网格数量nh=[max(h)‑min(h)]/Δh，h为光子点云沿高度方向的坐标，若空间网格密度N(i，j)大于鉴别阈值TH，则当前网格空间范围内的光子点云都被分类为水面反射的点云光子；

所述S1.2包括：移除靠近水面的激光雷达水体后向散射光子点云，选择水面有效波高SWH的下限作为水体光子点云的起算深度，具体为：在沿卫星飞行方向每个长度为Δl的分段中，计算S1.1获取的水面反射信号光子的平均高度hpho与标准差σsub，在每个Δl分段中，在垂直方向以平均高度hpho为中心，采用水面有效波高SWH=4σsub作为波浪高度的垂直范围阈值，确定当前分段水面光子对应高度的上下边界[Hmin，Hmax]，筛选位于水面上下边界之间的光子点云，用于构建在沿卫星飞行方向每个长度为Δl分段内的水面反射信号光子点云集ns，并构建水体后向散射信号光子集nu，如式（3）所示，第i个分段内的水面反射信号光子集与水体后向散射信号光子集满足：（3）

[lj，hj]是全部接收光子点云中第j个光子的坐标，lj对应第j个光子沿卫星飞行方向的距离，hj对应高度；L(i)是第i个沿卫星飞行方向分段的起始位置；

所述S1.3包括：

在沿卫星飞行方向累计连续k个分段的水体后向散射信号光子集，计算平均每次激光脉冲获取光子点云在深度方向等间隔采样的水体后向散射信号点云数量序列Nu(z)=[Nu(z1)，Nu(z2)，…，Nu(zn)]，z代表深度序列，z1，z2，…，zn代表不同深度，深度方向统计间隔，Nu(z1)表示在深度z1处的平均每次激光脉冲后向散射对应的光子点云数量，以相同的沿卫星飞行方向累计方式，计算平均每次激光脉冲在水面获取的光子点云数量N s ，N s 对应 平均 水面 位 置 ，深度 为0 ，即N s =N u (0) ，合并 表 示，此时z1=0；

所述S2包括：单光子激光雷达观测到的激光脉冲点云序列y(z)包括水面反射平均信号点云数量Ns与水体后向散射平均信号点云数量序列Nu(z)，是每次激光脉冲真实获取的水面、水体光子点云序列 与单光子激光雷达系统的脉冲响应函数H(z)的卷积，表示为 ，*表示卷积运算，基于RL反卷积算法通过迭代求取真实获取的水面、水体光子点云序列x(z)，它的第i次迭代计算的表达为：（4）

i+1

x (z)为第i次迭代的真实光子点云序列的估计值，当残差 小于设定阈值或者迭代次数达到上限时迭代终止；H(z)为单光子激光雷达探测器的脉冲响应函数，包括收发光学系统、单光子探测器件对发射和接收激光脉冲时间分布以及探测器件温度和电压的相关影响，由激光雷达系统自身硬件决定，对于给定的单光子激光雷达是已知或可算的；

当已知脉冲响应函数H(z)时，通过RL反卷积校正余脉冲效应，滤除主脉冲之后非接收光子引起的小幅度余脉冲，经过反卷积后不同深度平均每次激光脉冲真实获取的光子点云序列x(z)可以表示为 ，对应水体后向散射光子点云数量序列Nu(z)经过反卷积后得到真实水体后向散射光子点云数量序列Nu′(z)、水面反射光子点云数量Ns进行反卷积后得到真实水面反射光子点云数量Ns′；

所述S3包括：星载单光子激光雷达水面反射信号光子的概率统计模型为：（5）

η为单光子激光雷达系统的综合效率，Et为单次脉冲激光发射能量，ρs为水面反射系数，对于532nm的绿激光为0.02，Ar为激光雷达望远镜接收孔径的有效面积，Ta为激光脉冲通过‑34大气层时的单程衰减系数，hp为普朗克常数约等于6.63×10 J·s，v为激光频率，R为星载2

单光子激光雷达飞行高度，s 为水面均方斜率，其与海面上方风速U10有关，表示为：（6）

单光子激光雷达水体后向散射信号光子的概率统计模型为：

（7）

exp为指数函数；β(π，z)为深度为z，角度为π时体散射系数；Kd代表水体漫射衰减系数；A为激光雷达系统常数，由单光子激光雷达系统参数和测量时对应的环境参数综合决定；nw为水体折射率，对于532nm的绿激光为1.3334；Tw为激光脉冲经过水面进入水体时的衰减系数，对于532nm的绿激光为0.98，式（7）中，水深z的影响可以忽略；

结合式（5）和式（7），单光子激光雷达水面反射信号光子的概率统计模型改写为2

；nw、ρs、Tw在给定条件下为常数值，水面均方斜率s 可以通过式（6）由水面上方的风速U10计算得到，通过（7）式和水面反射激光脉冲平均接收光子数量N′s计算激光雷达系统常数A；

所述S4包括：求解Nu′(z)随深度z变化的斜率得到Kd，将Nu′(z)，激光雷达系数常数A、漫射衰减系数Kd带入式（7）得到不同深度的β(π，z)；

所述S4包括：假设水体后向散射各向同性，不同深度z的水体后向散射系数bb表示为bb(z)=2πβ(π，z)，散射系数b表示为b=bb/B，B为水体的后向散射比，表征了水体中后向散射在总体散射的比例，对于清洁的大洋水体，后向散射比B为0.044，对于近海岸水体，后向散射比B为0.013；

所述S4包括：

海水散射系数b(λ)写成包含纯水的散射bw(λ)和海水中水体颗粒物的散射bp(λ)之和的形式，随波长λ的变化，水体的散射系数bw(λ)关系表示为 ，532nm时bw≈0.0016，对于不同浓度的叶绿素海水，水体颗粒物的散射bp(λ)可以用来计算叶绿素浓度Cchl：（8）

ϕ(λ)是与波长相关的常数， ，根据在不同深度z处得到的

bp(λ，z)，代入式（8）计算得到在单光子激光雷达卫星当前地理位置处、不同深度z对应的叶绿素剖面Cchl(z)。