基于遙感技術(shù)的風景名勝區(qū)道路交通污染預警裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了基于遙感技術(shù)的風景名勝區(qū)道路交通污染預警裝置，在三～五個制高點測點處設置大氣激光測量系統(tǒng)，將上述大氣激光測量系統(tǒng)統(tǒng)一連接至服務器；將用于探測景區(qū)道路交通環(huán)境空氣路邊固定常規(guī)監(jiān)測站位污染物質(zhì)濃度的監(jiān)測結(jié)果裝置連接至服務器；將景區(qū)綜合環(huán)境空氣固定常規(guī)監(jiān)測站監(jiān)測裝置連接至服務器，鑒于當前區(qū)域環(huán)境監(jiān)測平臺存在的各種優(yōu)缺點，又根據(jù)西湖景區(qū)具有“三面云山一面城”的地理特征，提出通過在西湖周邊的制高點搭建大氣遙感遙測平臺，對景區(qū)主要由于道路交通產(chǎn)生的NO2以及其他化學物質(zhì)情況進行實時監(jiān)測。
【專利說明】基于遙感技術(shù)的風景名勝區(qū)道路交通污染預警裝置

【技術(shù)領域】
[0001] 本實用新型屬于環(huán)境科學技術(shù)、公共安全與防災減災交叉領域，涉及基于遙感技 術(shù)的風景名勝區(qū)道路交通污染預警裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著經(jīng)濟條件的改善，我國人民在節(jié)假日出行旅游的機會得以極大地提高。"上有 天堂、下有蘇杭"的世界自然文化遺產(chǎn)杭州西湖風景名勝區(qū)，正更加注目地吸引著海內(nèi)外賓 客的來訪。但是，西湖景區(qū)的進出和通過道路，大都按城市次干道甚至支路定位與設計，隨 著旅游客流交通量的不斷增加，進出西湖經(jīng)常出現(xiàn)"行車難與停車難"的兩難，在國家節(jié)假 和黃金周的堵車更是達到了井噴的狀況。雖然通過限行、單行線等措施有效地緩減了這種 狀況，但是隨著私家車數(shù)量的繼續(xù)攀升，有必要針對景區(qū)車流量及其對大氣與聲環(huán)境進行 監(jiān)測和向游客告知影響甚至污染的程度，加大交通管理的力度，以保護西湖的旅游質(zhì)量。
[0003] 西湖風景名勝區(qū)道路交通環(huán)境影響與污染的現(xiàn)狀不同程度低地存在于我國大多 數(shù)的風景名勝區(qū)。
[0004] 現(xiàn)階段對于區(qū)域交通大氣環(huán)境承載力的研究與控制，宏觀上的方法是對該區(qū)域范 圍內(nèi)最大規(guī)模機動車總量值靜態(tài)狀況開展研究，重點僅限于為控制機動車發(fā)展總量提供科 學決策依據(jù)。但機動車的環(huán)境影響具有流動性和瞬時性，在總量不超過城市環(huán)境總?cè)萘繒r， 道路沿線區(qū)域的污染濃度分布一般并不均勻，尤其在交通繁忙、車流量大的小區(qū)域，機動車 排放的尾氣會造成對環(huán)境的影響，污染濃度甚至可能嚴重超標，而在人流量少、靠近偏遠區(qū) 域的空氣與聲環(huán)境質(zhì)量良好。對于道路沿線的環(huán)境影響，可以采取實測和通過實測車流量、 車速和大型車占有率，通過數(shù)學模型和軟件進行計算并預測。然而，影響汽車尾氣的排放擴 散，還受到當時氣象條件的作用，以及微觀地化學反應與變化，會對預測計算結(jié)果產(chǎn)生顯著 影響，而利用歷史氣象資料只能較為準確地反映平均水平的結(jié)果，因為很難得到瞬時的氣 象參數(shù)，而化學過程的變化又過于復雜，一般均予以簡化成忽略不計，由此使得計算結(jié)果不 能進行或者誤差很大。
[0005] 實測的方法是在區(qū)域中建立多個長期定點的監(jiān)測站位并形成網(wǎng)絡，目前大部分站 位的N0 2以及S02、PM、CO、THC、03和氣溶膠等監(jiān)測設備為地基點式儀器，例如，在西湖景區(qū) 已有若干個這樣的站位；受人員、投資和運營成本的限制，地面站位濃度觀測資料的數(shù)量非 常有限，也就不能獲得大氣的空間分布信息。目前最好的空間分布數(shù)據(jù)習慣上是通過氣球 飛艇飛機航空與衛(wèi)星航天機載儀器的遙感技術(shù)來獲取和實現(xiàn)，但其運行成本更高，并且獲 得的數(shù)據(jù)時間和空間分辨率都較差。
[0006] 從一個地點同時觀測分布在廣闊大氣空間中的污染物質(zhì)濃度的方法，通常是利用 有線、無線方式，把設在寬廣地區(qū)的許多傳感器中的數(shù)據(jù)，傳送到遙測系統(tǒng)中進行檢測。但 是，這種方法的缺點是不能連續(xù)測量空間的分布狀態(tài)。更好的方法是在同一地點以電磁波 為"探測器"，遠距離連續(xù)測量空間的分布狀態(tài)，這就是雷達。微波雷達已被廣泛應用于航 空、航海和氣象領域中?，F(xiàn)在又出現(xiàn)了使用波長短4?5個數(shù)量級、方向性也更強的激光雷 達。
[0007] 由于激光波長短，方向性好，故在空間探測中具有較高的測量精度，能檢測大氣中 浮游的顆粒狀和氣態(tài)物質(zhì)。又因為激光屬于分子、原子吸收的波長范圍，所以在測量大氣中 分子、原子的濃度和海面、湖面上漂浮的發(fā)出螢光的物體時、以及在對風、溫度、濕度等氣象 因素的空何分布以及云和降雨等大氣現(xiàn)象進行遙測時，都可使用。
[0008] 由于激光雷達得到的空間分布信息，其數(shù)據(jù)量很大，所以隨著計算機和高速數(shù)據(jù) 處理技術(shù)的發(fā)展，激光雷達的應用才更加廣泛。
[0009] 大氣污染物擴散受氣象條件影響嚴重，又有難以避免的化學過程，傳播過程整體 時空易變?，F(xiàn)階段對于區(qū)域交通大氣環(huán)境承載力的研究與控制，仿真計算是一種方法，但精 度上存在較大的誤差。實測的方法雖然是一種最為可靠的方法，通過在區(qū)域中建立多個長 期監(jiān)測站位形成網(wǎng)絡，目前大部分站位的N0 2、PM和其他化學物質(zhì)氣體等監(jiān)測設備為地基點 式儀器，例如，在西湖景區(qū)已有若干個這樣的站位，但受人員、投資和運營成本的限制，使得 地面站位和濃度觀測資料、尤其是從3維空間分布角度的數(shù)據(jù)非常有限，也就不能獲得大 氣的空間分布信息，總體使得覆蓋范圍小，時效性差。目前最好的空間分布數(shù)據(jù)習慣上是通 過氣球飛艇飛機航空與衛(wèi)星航天機載儀器的遙感技術(shù)來獲取和實現(xiàn)，但其運行成本更高， 并且獲得的數(shù)據(jù)時間和空間分辨率都較差。
[0010] 大氣遙感地面實驗常規(guī)儀器包括了直接與間接的遙感設備。直接測量也有定點采 用遙感儀器的，如激光雷達系統(tǒng)，光學探頭指向高空，差分吸收型激光雷達可對N〇 2等污染 物的空間分布、濃度進行測量。間接或者非遙感儀器，有大氣污染自動分析儀（含N02等污 染物的自動分析儀），可自動測量N0 2和其他環(huán)境空氣質(zhì)量指標的濃度；環(huán)境空氣自動監(jiān)測 系統(tǒng)，配置氣象參數(shù)測量與變換器（風速、風向、溫濕度、氣壓）采樣系統(tǒng)，包括腸 2等因子的 測量儀器系統(tǒng)，以及記錄儀、系統(tǒng)控制器和網(wǎng)絡傳輸配置等進行有關參數(shù)的實時在線測量。 實用新型內(nèi)容
[0011] 針對上述技術(shù)缺陷，本實用新型以西湖風景名勝區(qū)為例，提出基于遙感技術(shù)的風 景名勝區(qū)重要道路交通污染的預警裝置及方法。
[0012] 為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型的技術(shù)方案如下：
[0013] 基于遙感技術(shù)的風景名勝區(qū)道路交通污染預警裝置，在三?五個制高點測點處設 置大氣激光測量系統(tǒng)，將上述大氣激光測量系統(tǒng)統(tǒng)一連接至服務器；將用于探測景區(qū)道路 交通環(huán)境空氣路邊固定常規(guī)監(jiān)測站位污染物質(zhì)濃度的監(jiān)測結(jié)果裝置連接至服務器；將景區(qū) 綜合環(huán)境空氣固定常規(guī)監(jiān)測站監(jiān)測裝置連接至服務器。
[0014] 進一步的，還包括衛(wèi)星接收裝置，所述衛(wèi)星接收裝置接收衛(wèi)星遙感信號，所述衛(wèi) 星接收裝置連接至所述服務器。
[0015] 進一步的，還包括放飛系留飛艇或者氣球及無線裝置，所述系留飛艇或者氣球的 的發(fā)射裝置下傳遙感信號，氣球地面接收裝置接收該遙感信號并將其傳輸至所述服務器。
[0016] 基于遙感技術(shù)的風景名勝區(qū)道路交通污染預警方法，包括如下步驟：
[0017] 41)在三?五個制高點測點處設置大氣激光測量系統(tǒng)，并采集數(shù)據(jù)；
[0018] 42)將采集的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)融合處理；
[0019] 43)根據(jù)融合后的數(shù)據(jù)，對環(huán)境質(zhì)量做出預判；
[0020] 步驟42)還包括采集的數(shù)據(jù)進行校準的步驟，具體包括：
[0021] 51)通過激光測量系統(tǒng)遙感的方式探測景區(qū)內(nèi)道路交通環(huán)境空氣路邊固定常規(guī)監(jiān) 測站位處上空的污染物的的濃度；
[0022] 52)通過激光測量系統(tǒng)遙感的方式探測景區(qū)綜合環(huán)境空氣常規(guī)固定監(jiān)測站站位處 上空的污染物的濃度；
[0023] 53)將步驟51)探測到的數(shù)據(jù)和步驟52)探測到的數(shù)據(jù)與這兩類固定常規(guī)監(jiān)測站 本身測量得出的有關污染物的濃度進行比較，用于校準采集的數(shù)據(jù)。
[0024] 進一步地，所述數(shù)據(jù)融合處理包括如下步驟：設有N臺大氣激光測量系統(tǒng)對同一 景點從不同制高點位置進行測量，各激光傳感器的方差為〇i(i =〇，1，2,…，N-1)，所要估 計的真值為X，各傳感器的量測值為Xji = 0，1，2，…，N-1)，彼此獨立并且為X的無偏估 計，即為每臺大氣激光測量系統(tǒng)分配權(quán)重&(1=0，1，2，一，^1)，在總均方誤差 〇2最小 的最優(yōu)條件下，根據(jù)各大氣激光測量系統(tǒng)的測量值以自適應方式尋找最優(yōu)Wi，使融合后

【權(quán)利要求】
1. 基于遙感技術(shù)的風景名勝區(qū)道路交通污染預警裝置，其特征在于，在三?五個制高 點測點處設置大氣激光測量系統(tǒng)，將上述大氣激光測量系統(tǒng)統(tǒng)一連接至服務器；將用于探 測景區(qū)交通道路環(huán)境空氣路邊固定常規(guī)監(jiān)測站位污染物質(zhì)濃度的監(jiān)測結(jié)果裝置連接至服 務器；將景區(qū)綜合環(huán)境空氣固定常規(guī)監(jiān)測站監(jiān)測裝置連接至服務器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于遙感技術(shù)的風景名勝區(qū)道路交通污染預警裝置，還包括 衛(wèi)星接收裝置，所述衛(wèi)星接收裝置接收衛(wèi)星遙感信號，所述衛(wèi)星接收裝置連接至所述服務 器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于遙感技術(shù)的風景名勝區(qū)道路交通污染預警裝置，其特性 在于，還包括放飛系留飛艇或者氣球及無線裝置，所述系留飛艇或者氣球的發(fā)射裝置下傳 遙感信號，氣球地面接收裝置接收該遙感信號并將其傳輸至所述服務器。
【文檔編號】G01N15/06GK204241344SQ201420617468
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月23日
【發(fā)明者】張繼萍 申請人:浙江省環(huán)境保護科學設計研究院