一種城市交通顆粒物排放量的估算方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種城市交通顆粒物排放量的估算方法，其包括以下步驟：衛(wèi)星影像選擇與處理、遙感解譯城市路網(wǎng)、測(cè)定城市道路的塵負(fù)荷系數(shù)、模擬計(jì)算交通顆粒物排放因子及測(cè)算交通顆粒物排放量。本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了遙感技術(shù)與地面實(shí)地監(jiān)測(cè)、模擬分析技術(shù)有效結(jié)合；遙感技術(shù)能夠快速、精準(zhǔn)地獲取不同時(shí)空尺度的城市交通路網(wǎng)特征，可以彌補(bǔ)地面定點(diǎn)監(jiān)測(cè)無法反映路網(wǎng)顆粒物排放量總體情況的不足。利用遙感的現(xiàn)勢(shì)性高、范圍廣、客觀性強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)，與地面實(shí)地監(jiān)測(cè)、模擬分析技術(shù)相結(jié)合，針對(duì)交通顆粒物，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市交通顆粒物排放量的估算，能夠?yàn)榇髿馕廴九欧趴偭靠刂铺峁┑谝皇仲Y料。
【專利說明】一種城市交通顆粒物排放量的估算方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種城市交通顆粒物排放量的估算方 法。

【背景技術(shù)】
[0002] 據(jù)2014年4月北京市環(huán)境保護(hù)局公布的PM2.5來源解析最新成果顯示，北京市全 年P(guān)M 2.5來源中，本地來源貢獻(xiàn)率64% -72%，而機(jī)動(dòng)車排放PM2.5占本地來源的31. 1%。城 市交通排放是城市大氣顆粒物主要來源之一。從全國范圍看，近年來，各大型城市的城區(qū)不 斷擴(kuò)張，道路快速延伸，機(jī)動(dòng)車保有量持續(xù)大幅增加，同樣加劇了大氣重污染程度。實(shí)行交 通污染排放總量控制是城市大氣環(huán)境管理的重要途徑之一，而說清交通污染排放規(guī)律是進(jìn) 行交通污染排放總量控制的重要環(huán)節(jié)。
[0003] 現(xiàn)階段，隨著現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)技術(shù)逐漸成熟，環(huán)境監(jiān)管部門實(shí)現(xiàn)了對(duì)典型路段的污染濃 度監(jiān)測(cè)、排放強(qiáng)度估算和化學(xué)成分分析。這些工作能夠較準(zhǔn)確地評(píng)估指定路段的交通顆粒 物污染排放特征。但是，城市交通系統(tǒng)本身具有復(fù)雜性和多變性，如不同等級(jí)道路時(shí)空分布 的高度異質(zhì)性、不同等級(jí)道路交通流量的差異及變化等，只應(yīng)用定點(diǎn)監(jiān)測(cè)的方法難以在空 間大尺度上準(zhǔn)確、定量地評(píng)估城市交通顆粒物總體排放量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明利用衛(wèi)星遙感彌補(bǔ)地面監(jiān)測(cè)的不足， 為了達(dá)到提高城市交通顆粒物排放量的估算精度的目的，提供了一種城市交通顆粒物排放 量的估算方法。
[0005] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：
[0006] -種城市交通顆粒物排放量的估算方法，其包括以下步驟：
[0007] 1)遙感數(shù)據(jù)選擇與處理：獲取城市路網(wǎng)的衛(wèi)星影像，并對(duì)衛(wèi)星影像進(jìn)行幾何精校 正；
[0008] 2)遙感解譯城市路網(wǎng)：對(duì)所述城市路網(wǎng)的衛(wèi)星影像進(jìn)行遙感解譯，獲取城市路網(wǎng) 的矢量數(shù)據(jù)，根據(jù)城市路網(wǎng)的矢量數(shù)據(jù)測(cè)算獲得城市路網(wǎng)的面積和長(zhǎng)度數(shù)據(jù)；遙感解譯可 以選用任何的解譯方法，只要能夠確保解譯精度中生產(chǎn)比例尺應(yīng)高于1 : 5000,檢查比例 尺滿足1 : 10000條件下沒有明顯差錯(cuò)即可。
[0009] 3)測(cè)定城市道路的塵負(fù)荷系數(shù)：根據(jù)城市路網(wǎng)的矢量數(shù)據(jù)，在所述城市路網(wǎng)不同 等級(jí)道路上設(shè)置若干個(gè)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，進(jìn)行實(shí)地監(jiān)測(cè)，測(cè)定公路的塵負(fù)荷系數(shù)以及日平均小 時(shí)車流量；
[0010] 4)模擬計(jì)算交通顆粒物排放因子：根據(jù)測(cè)定的塵負(fù)荷系數(shù)，通過模型計(jì)算交通顆 粒物排放因子值；
[0011] 5)計(jì)算交通顆粒物排放量：
[0012] 根據(jù)公式（1)計(jì)算待測(cè)區(qū)域內(nèi)的路面塵負(fù)荷量：
[0013] 路面塵負(fù)荷量=塵負(fù)荷系數(shù)X道路面積 （1)
[0014] 根據(jù)公式（2)計(jì)算待測(cè)區(qū)域內(nèi)的交通顆粒物日排放量：
[0015] 交通顆粒物日排放量=交通顆粒物排放因子X道路長(zhǎng)度X日平均小時(shí)車流 量X 24小時(shí)（2)。
[0016] 進(jìn)一步，步驟1)中所述衛(wèi)星影像為影像空間分辨率不大于2mX 2m的高分辨率衛(wèi) 星影像。
[0017] 進(jìn)一步，所述衛(wèi)星影像由衛(wèi)星遙感獲取。由衛(wèi)星獲取后的衛(wèi)星影像可以直接由互 聯(lián)網(wǎng)免費(fèi)取得，也可以通過購買得到。此外除了通過衛(wèi)星獲取，還可以通過飛機(jī)進(jìn)行航拍得 到衛(wèi)星影像。
[0018] 進(jìn)一步，所述衛(wèi)星為QucikBird衛(wèi)星。
[0019] 進(jìn)一步，步驟1)中所述幾何精校正需滿足的精度條件為多光譜數(shù)據(jù)精度糾正誤 差不超過0. 5個(gè)像元，全色數(shù)據(jù)精度糾正誤差在1個(gè)像元以內(nèi)；同時(shí)保證進(jìn)行融合處理的多 光譜和全色影像數(shù)據(jù)相互匹配誤差不超過1個(gè)像元。
[0020] 進(jìn)一步，所述城市路網(wǎng)包括城市道路和公路；所述城市道路的等級(jí)包括快速路、主 干路、次干路、支路、城市道路立交橋；所述公路的等級(jí)包括高速公路、一級(jí)公路、二級(jí)公路、 三級(jí)公路、四級(jí)公路及公路立交橋。城市道路中的快速路、主干路、次干路、支路及城市道 路立交橋，在城市道路系統(tǒng)中具有不同的地位、作用、交通功能以及對(duì)沿線建筑物的服務(wù)功 能。公路中的高速公路、一級(jí)公路、二級(jí)公路、三級(jí)公路、四級(jí)公路、公路立交橋具有不同的 使用任務(wù)、功能和適應(yīng)的交通量，具體的作用的詳細(xì)描述參見《城市規(guī)劃定額指標(biāo)暫行規(guī) 定》。
[0021] 進(jìn)一步，步驟3)中所述現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置為：在所述城市道路的主干路和次干路上 均分別設(shè)有一個(gè)以上的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，在所述城市道路的快速路、支路、城市道路立交橋上， 和所述公路的高速公路、一級(jí)公路、二級(jí)公路、三級(jí)公路、四級(jí)公路及公路立交橋上選擇設(shè) 有現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。
[0022] 進(jìn)一步，步驟4)中所述模型為AP-42模型。
[0023] 進(jìn)一步，步驟4)中所述交通顆粒物排放因子包括ETSP、E_和EPM2.5。其中TSP為 總懸浮顆粒物，PM1(I為粒徑在10微米以下的顆粒物，PM2.5為細(xì)顆粒物，即環(huán)境空氣中空氣動(dòng) 力學(xué)當(dāng)量直徑小于等于2. 5微米的顆粒物。
[0024] 本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明有效的將遙感技術(shù)與地面實(shí)地監(jiān)測(cè)、模擬分析技術(shù) 相結(jié)合，遙感技術(shù)能夠快速、精準(zhǔn)地獲取不同時(shí)空尺度的地面特征，結(jié)合衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，可 以彌補(bǔ)地面定點(diǎn)監(jiān)測(cè)無法反映路網(wǎng)總體情況的不足。利用遙感的現(xiàn)勢(shì)性高、范圍廣、客觀性 強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)，與地面實(shí)地監(jiān)測(cè)、模擬分析技術(shù)相結(jié)合，針對(duì)交通顆粒物，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市交通 顆粒物排放量的估算，能夠?yàn)榇髿馕廴九欧趴偭靠刂铺峁┝说谝皇仲Y料。

【具體實(shí)施方式】
[0025] 本發(fā)明提供了一種城市交通顆粒物排放量的估算方法，下面將以北京市2012年 的數(shù)據(jù)為例，進(jìn)行詳細(xì)說明，所述估算方法包括以下步驟：
[0026] 1)遙感數(shù)據(jù)選擇與處理：通過QucikBird衛(wèi)星遙感獲取城市路網(wǎng)的衛(wèi)星影像，所 述衛(wèi)星影像為影像空間分辨率不大于2mX2m的高分辨率衛(wèi)星影像；對(duì)衛(wèi)星影像以國家標(biāo) 準(zhǔn)航片為基礎(chǔ)地圖進(jìn)行幾何精校正；所述幾何精校正需滿足的精度條件為多光譜數(shù)據(jù)精度 糾正誤差不超過0. 5個(gè)像元，全色數(shù)據(jù)精度糾正誤差在1個(gè)像元以內(nèi)；同時(shí)保證進(jìn)行融合處 理的多光譜和全色影像數(shù)據(jù)相互匹配誤差不超過1個(gè)像元。
[0027] 2)遙感解譯城市路網(wǎng)：采用人工目視解譯的遙感解譯方法，對(duì)所述城市路網(wǎng)的衛(wèi) 星影像進(jìn)行遙感解譯，獲取城市路網(wǎng)的矢量數(shù)據(jù)，所遙感解譯生產(chǎn)比例尺應(yīng)高于1 : 5000， 檢查比例尺滿足1 : 10000條件下沒有明顯差錯(cuò)，通過以上方法精確地提取了 2012年北京 市四環(huán)及以內(nèi)城市路網(wǎng)的信息（包括路面寬度、長(zhǎng)度、空間分布等），所述城市路網(wǎng)包括城 市道路和公路；所述城市道路的等級(jí)包括快速路、主干路、次干路、支路及城市道路立交橋； 所述公路的等級(jí)包括高速公路、一級(jí)公路、二級(jí)公路、三級(jí)公路、四級(jí)公路及公路立交橋；根 據(jù)城市路網(wǎng)的矢量數(shù)據(jù)測(cè)算獲得城市路網(wǎng)的面積如表1所示為2012年北京市四環(huán)路以內(nèi) 不同等級(jí)道路的面積，和長(zhǎng)度數(shù)據(jù)如表2所示為2012年北京市四環(huán)路以內(nèi)不同等級(jí)道路的 長(zhǎng)度；從表1和表2中可以得出，北京市四環(huán)及以內(nèi)主干路、次干路和支路道路用地總面積 約36. 84km2,主干路、次干路和支路道路總長(zhǎng)度約1484. 69km ;
[0028] 表1 2012年北京市四環(huán)路以內(nèi)不同等級(jí)道路的面積（km2)
[0029]

【權(quán)利要求】
1. 一種城市交通顆粒物排放量的估算方法，其特征在于：其包括以下步驟： 1) 衛(wèi)星影像選擇與處理：獲取城市路網(wǎng)的衛(wèi)星影像，并對(duì)衛(wèi)星影像進(jìn)行幾何精校正； 2) 遙感解譯城市路網(wǎng)：對(duì)所述城市路網(wǎng)的衛(wèi)星影像進(jìn)行遙感解譯，獲取城市路網(wǎng)的空 間矢量數(shù)據(jù)，根據(jù)城市路網(wǎng)的矢量數(shù)據(jù)測(cè)算城市路網(wǎng)的面積和長(zhǎng)度； 3) 測(cè)定城市道路的塵負(fù)荷系數(shù)：根據(jù)城市路網(wǎng)的矢量數(shù)據(jù)，在所述城市路網(wǎng)不同等級(jí) 道路上設(shè)置若干個(gè)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，進(jìn)行實(shí)地監(jiān)測(cè)，測(cè)定公路的塵負(fù)荷系數(shù)以及日平均小時(shí)車 流量； 4) 模擬計(jì)算交通顆粒物排放因子：根據(jù)測(cè)定的塵負(fù)荷系數(shù)，通過模型計(jì)算交通顆粒物 排放因子值； 5) 計(jì)算交通顆粒物排放量： 根據(jù)公式（1)計(jì)算待測(cè)區(qū)域內(nèi)的路面塵負(fù)荷量： 路面塵負(fù)荷量=塵負(fù)荷系數(shù)X道路面積 （1) 根據(jù)公式（2)計(jì)算待測(cè)區(qū)域內(nèi)的交通顆粒物日排放量： 交通顆粒物日排放量=交通顆粒物排放因子X道路長(zhǎng)度X日平均小時(shí)車流量X24 小時(shí)（2)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種城市交通顆粒物排放量的估算方法，其特征在于：步驟 1)中所述衛(wèi)星影像為空間分辨率不低于2mX2m的衛(wèi)星影像。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種城市交通顆粒物排放量的估算方法，其特征在于： 所述衛(wèi)星影像由衛(wèi)星遙感獲取。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種城市交通顆粒物排放量的估算方法，其特征在于：所述 衛(wèi)星為QucikBird衛(wèi)星。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種城市交通顆粒物排放量的估算方法，其特征在于：步驟 1)中所述幾何精校正需滿足的精度條件為多光譜數(shù)據(jù)精度糾正誤差不超過0. 5個(gè)像元，全 色數(shù)據(jù)精度糾正誤差在1個(gè)像元以內(nèi)；同時(shí)保證進(jìn)行融合處理的多光譜和全色影像數(shù)據(jù)相 互匹配誤差不超過1個(gè)像元。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種城市交通顆粒物排放量的估算方法，其特征在于：所述 城市路網(wǎng)包括城市道路和公路；所述城市道路的等級(jí)包括快速路、主干路、次干路、支路、城 市道路立交橋；所述公路的等級(jí)包括高速公路、一級(jí)公路、二級(jí)公路、三級(jí)公路、四級(jí)公路、 公路立交橋。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種城市交通顆粒物排放量的估算方法，其特征在于：步驟 3) 中所述現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置為：在所述城市道路的主干路和次干路上均分別設(shè)有一個(gè)以上 的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，在所述城市道路的快速路、支路、城市道路立交橋上，和所述公路的高速公 路、一級(jí)公路、二級(jí)公路、三級(jí)公路、四級(jí)公路、公路立交橋上選擇設(shè)有現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種城市交通顆粒物排放量的估算方法，其特征在于：步驟 4) 中所述模型為AP-42模型。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種城市交通顆粒物排放量的估算方法，其特征在于：步驟 4)中所述交通顆粒物排放因子包括ETSP、E_和E PM2.5。
【文檔編號(hào)】G06F19/00GK104156622SQ201410425336
【公開日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月27日
【發(fā)明者】李令軍, 姜磊, 趙文慧 申請(qǐng)人:北京市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)中心