一種城市交通顆粒物排放量的估算方法
【專利摘要】本發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：衛星影像選擇與處理、遙感解譯城市路網、測定城市道路的塵負荷系數、模擬計算交通顆粒物排放因子及測算交通顆粒物排放量。本發明的有益效果為：本發明實現了遙感技術與地面實地監測、模擬分析技術有效結合；遙感技術能夠快速、精準地獲取不同時空尺度的城市交通路網特征，可以彌補地面定點監測無法反映路網顆粒物排放量總體情況的不足。利用遙感的現勢性高、范圍廣、客觀性強等諸多優點，與地面實地監測、模擬分析技術相結合，針對交通顆粒物，實現對城市交通顆粒物排放量的估算，能夠為大氣污染排放總量控制提供第一手資料。
【專利說明】一種城市交通顆粒物排放量的估算方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于大氣環境監測領域，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】
[0002] 據2014年4月北京市環境保護局公布的PM2.5來源解析最新成果顯示，北京市全 年PM 2.5來源中，本地來源貢獻率64% -72%，而機動車排放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，各大型城市的城區不 斷擴張，道路快速延伸，機動車保有量持續大幅增加，同樣加劇了大氣重污染程度。實行交 通污染排放總量控制是城市大氣環境管理的重要途徑之一，而說清交通污染排放規律是進 行交通污染排放總量控制的重要環節。
[0003] 現階段，隨著現場監測技術逐漸成熟，環境監管部門實現了對典型路段的污染濃 度監測、排放強度估算和化學成分分析。這些工作能夠較準確地評估指定路段的交通顆粒 物污染排放特征。但是，城市交通系統本身具有復雜性和多變性，如不同等級道路時空分布 的高度異質性、不同等級道路交通流量的差異及變化等，只應用定點監測的方法難以在空 間大尺度上準確、定量地評估城市交通顆粒物總體排放量。
【發明內容】
[0004] 為了解決現有技術存在的上述問題，本發明利用衛星遙感彌補地面監測的不足， 為了達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] 本發明所采用的技術方案為：
[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)遙感數據選擇與處理：獲取城市路網的衛星影像，并對衛星影像進行幾何精校 正；
[0008] 2)遙感解譯城市路網：對所述城市路網的衛星影像進行遙感解譯，獲取城市路網 的矢量數據，根據城市路網的矢量數據測算獲得城市路網的面積和長度數據；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比例尺應高于1 : 5000,檢查比例 尺滿足1 : 10000條件下沒有明顯差錯即可。
[0009] 3)測定城市道路的塵負荷系數：根據城市路網的矢量數據，在所述城市路網不同 等級道路上設置若干個現場監測點，進行實地監測，測定公路的塵負荷系數以及日平均小 時車流量；
[0010] 4)模擬計算交通顆粒物排放因子：根據測定的塵負荷系數，通過模型計算交通顆 粒物排放因子值；
[0011] 5)計算交通顆粒物排放量：
[0012] 根據公式（1)計算待測區域內的路面塵負荷量：
[0013] 路面塵負荷量=塵負荷系數X道路面積 （1)
[0014] 根據公式（2)計算待測區域內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道路長度X日平均小時車流 量X 24小時（2)。
[0016] 進一步，步驟1)中所述衛星影像為影像空間分辨率不大于2mX 2m的高分辨率衛 星影像。
[0017] 進一步，所述衛星影像由衛星遙感獲取。由衛星獲取后的衛星影像可以直接由互 聯網免費取得，也可以通過購買得到。此外除了通過衛星獲取，還可以通過飛機進行航拍得 到衛星影像。
[0018] 進一步，所述衛星為QucikBird衛星。
[0019] 進一步，步驟1)中所述幾何精校正需滿足的精度條件為多光譜數據精度糾正誤 差不超過0. 5個像元，全色數據精度糾正誤差在1個像元以內；同時保證進行融合處理的多 光譜和全色影像數據相互匹配誤差不超過1個像元。
[0020] 進一步，所述城市路網包括城市道路和公路；所述城市道路的等級包括快速路、主 干路、次干路、支路、城市道路立交橋；所述公路的等級包括高速公路、一級公路、二級公路、 三級公路、四級公路及公路立交橋。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，在城市道路系統中具有不同的地位、作用、交通功能以及對沿線建筑物的服務功 能。公路中的高速公路、一級公路、二級公路、三級公路、四級公路、公路立交橋具有不同的 使用任務、功能和適應的交通量，具體的作用的詳細描述參見《城市規劃定額指標暫行規 定》。
[0021] 進一步，步驟3)中所述現場監測點設置為：在所述城市道路的主干路和次干路上 均分別設有一個以上的現場監測點，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、一級公路、二級公路、三級公路、四級公路及公路立交橋上選擇設 有現場監測點。
[0022] 進一步，步驟4)中所述模型為AP-42模型。
[0023] 進一步，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為細顆粒物，即環境空氣中空氣動 力學當量直徑小于等于2. 5微米的顆粒物。
[0024] 本發明的有益效果為：本發明有效的將遙感技術與地面實地監測、模擬分析技術 相結合，遙感技術能夠快速、精準地獲取不同時空尺度的地面特征，結合衛星遙感數據，可 以彌補地面定點監測無法反映路網總體情況的不足。利用遙感的現勢性高、范圍廣、客觀性 強等諸多優點，與地面實地監測、模擬分析技術相結合，針對交通顆粒物，實現對城市交通 顆粒物排放量的估算，能夠為大氣污染排放總量控制提供了第一手資料。
【具體實施方式】
[0025] 本發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 的數據為例，進行詳細說明，所述估算方法包括以下步驟：
[0026] 1)遙感數據選擇與處理：通過QucikBird衛星遙感獲取城市路網的衛星影像，所 述衛星影像為影像空間分辨率不大于2mX2m的高分辨率衛星影像；對衛星影像以國家標 準航片為基礎地圖進行幾何精校正；所述幾何精校正需滿足的精度條件為多光譜數據精度 糾正誤差不超過0. 5個像元，全色數據精度糾正誤差在1個像元以內；同時保證進行融合處 理的多光譜和全色影像數據相互匹配誤差不超過1個像元。
[0027] 2)遙感解譯城市路網：采用人工目視解譯的遙感解譯方法，對所述城市路網的衛 星影像進行遙感解譯，獲取城市路網的矢量數據，所遙感解譯生產比例尺應高于1 : 5000， 檢查比例尺滿足1 : 10000條件下沒有明顯差錯，通過以上方法精確地提取了 2012年北京 市四環及以內城市路網的信息（包括路面寬度、長度、空間分布等），所述城市路網包括城 市道路和公路；所述城市道路的等級包括快速路、主干路、次干路、支路及城市道路立交橋； 所述公路的等級包括高速公路、一級公路、二級公路、三級公路、四級公路及公路立交橋；根 據城市路網的矢量數據測算獲得城市路網的面積如表1所示為2012年北京市四環路以內 不同等級道路的面積，和長度數據如表2所示為2012年北京市四環路以內不同等級道路的 長度；從表1和表2中可以得出，北京市四環及以內主干路、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度約1484. 69km ;
[0028] 表1 2012年北京市四環路以內不同等級道路的面積（km2)
[0029]
【權利要求】
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) 衛星影像選擇與處理：獲取城市路網的衛星影像，并對衛星影像進行幾何精校正； 2) 遙感解譯城市路網：對所述城市路網的衛星影像進行遙感解譯，獲取城市路網的空 間矢量數據，根據城市路網的矢量數據測算城市路網的面積和長度； 3) 測定城市道路的塵負荷系數：根據城市路網的矢量數據，在所述城市路網不同等級 道路上設置若干個現場監測點，進行實地監測，測定公路的塵負荷系數以及日平均小時車 流量； 4) 模擬計算交通顆粒物排放因子：根據測定的塵負荷系數，通過模型計算交通顆粒物 排放因子值； 5) 計算交通顆粒物排放量： 根據公式（1)計算待測區域內的路面塵負荷量： 路面塵負荷量=塵負荷系數X道路面積 （1) 根據公式（2)計算待測區域內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道路長度X日平均小時車流量X24 小時（2)。
2. 根據權利要求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)中所述衛星影像為空間分辨率不低于2mX2m的衛星影像。
3. 根據權利要求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： 所述衛星影像由衛星遙感獲取。
4. 根據權利要求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 衛星為QucikBird衛星。
5. 根據權利要求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據精度糾正誤差不超過0. 5個像元，全 色數據精度糾正誤差在1個像元以內；同時保證進行融合處理的多光譜和全色影像數據相 互匹配誤差不超過1個像元。
6. 根據權利要求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 城市路網包括城市道路和公路；所述城市道路的等級包括快速路、主干路、次干路、支路、城 市道路立交橋；所述公路的等級包括高速公路、一級公路、二級公路、三級公路、四級公路、 公路立交橋。
7. 根據權利要求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) 中所述現場監測點設置為：在所述城市道路的主干路和次干路上均分別設有一個以上 的現場監測點，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、一級公路、二級公路、三級公路、四級公路、公路立交橋上選擇設有現場監測點。
8. 根據權利要求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. 根據權利要求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】G06F19/00GK104156622SQ201410425336
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月27日 優先權日:2014年8月27日
【發明者】李令軍, 姜磊, 趙文慧 申請人:北京市環境保護監測中心