本發(fā)明屬于大氣污染排放監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，涉及一種衛(wèi)星遙感指示排放源周邊高污染區(qū)域及健康暴露風(fēng)險(xiǎn)人口數(shù)的方法。

背景技術(shù)：

1、識(shí)別大型大氣污染排放源的污染區(qū)域是治理大氣污染的重要手段，同時(shí)也是保障居民健康的關(guān)鍵措施。目前，大多數(shù)地基檢測(cè)儀器主要部署在人口密集地區(qū)，采用地面點(diǎn)位式的濃度監(jiān)測(cè)，這只能代表特定位置的污染氣體濃度。盡管地基濃度成像儀器能夠可視化排放源排放口（如煙囪口）的煙羽，但無(wú)法追蹤這種排放煙羽在水平方向的覆蓋區(qū)域。以往研究大型排放源對(duì)人體健康的暴露風(fēng)險(xiǎn)，主要依賴排放清單結(jié)合模式模擬來(lái)確定排放源的污染排放對(duì)人們的暴露風(fēng)險(xiǎn)，但清單的滯后性導(dǎo)致結(jié)果不夠準(zhǔn)確。高分辨率的極地軌道衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)能夠提供全球大氣氣體濃度空間分布，并識(shí)別和獲取大型排放源的排放煙羽數(shù)據(jù)?；谛l(wèi)星遙感的人體健康暴露風(fēng)險(xiǎn)研究，通常依賴于長(zhǎng)時(shí)間平均的濃度空間分布結(jié)果，來(lái)分析高濃度區(qū)域的人口暴露風(fēng)險(xiǎn)。然而，這種方法只能得出長(zhǎng)時(shí)間平均的高濃度區(qū)域的暴露風(fēng)險(xiǎn)，無(wú)法具體分析某一大型排放源的污染排放對(duì)周邊居民健康的具體影響。分析特定大型排放源的污染排放對(duì)居民健康的影響至關(guān)重要，因?yàn)樵S多大型排放源往往排放致病性污染物，嚴(yán)重威脅居民健康。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了能更準(zhǔn)確地提供大型排放源污染覆蓋范圍，以及暴露在不同程度的污染累積覆蓋區(qū)域內(nèi)的人口數(shù)量，從而為環(huán)境保護(hù)和公共健康提供重要的數(shù)據(jù)支持，本發(fā)明提供了一種利用衛(wèi)星遙感長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)大型排放源排放羽流數(shù)據(jù)集的方法。通過(guò)重采樣技術(shù)獲取排放源的累積污染排放覆蓋區(qū)域，并評(píng)估暴露在高污染風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)的人口數(shù)量。本方法適用于公里級(jí)衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)獲得的排放羽流數(shù)據(jù)集，能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)地基監(jiān)測(cè)的局限，提供了更精確的大型污染源污染排放的覆蓋范圍和暴露于高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)的人口數(shù)量，旨在為環(huán)境保護(hù)和公共健康提供重要的數(shù)據(jù)支持。

2、本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

3、一種衛(wèi)星遙感指示排放源周邊高污染區(qū)域及健康暴露風(fēng)險(xiǎn)人口數(shù)的方法，包括以下步驟：

4、步驟1，基于衛(wèi)星遙感觀測(cè)，獲取指定排放源的排放羽流；排放羽流是指具有煙羽形狀的一組連續(xù)濃度增強(qiáng)像素，濃度增強(qiáng)為原始觀測(cè)濃度扣除背景濃度后的結(jié)果；

5、步驟2，基于長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)的觀測(cè)數(shù)據(jù)，獲取指定排放源的排放羽流數(shù)據(jù)集；

6、步驟3，通過(guò)重采樣技術(shù)，將不同像素形狀的排放羽流數(shù)據(jù)集，統(tǒng)一到同一分辨率網(wǎng)格中，得到累積污染排放的濃度分布、網(wǎng)格覆蓋頻數(shù)分布和網(wǎng)格平均濃度分布；

7、步驟4，將累積污染排放的濃度分布圖與人口數(shù)據(jù)相結(jié)合，在累積污染排放的濃度分布結(jié)果中設(shè)置不同的閾值，選取大于該閾值的數(shù)據(jù)范圍作為掩膜，并根據(jù)該掩膜區(qū)域計(jì)算人口密度數(shù)據(jù)中的人口數(shù)量。

8、本發(fā)明首先基于高分辨率衛(wèi)星遙感長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)獲取的大型排放源的排放羽流數(shù)據(jù)集，通過(guò)重采樣技術(shù)，將不同像素形狀的排放羽流數(shù)據(jù)集提取到統(tǒng)一分辨率的網(wǎng)格中，得到污染排放的累積濃度分布結(jié)果、平均濃度分布結(jié)果和覆蓋頻數(shù)分布結(jié)果。進(jìn)一步地，根據(jù)累積排放污染覆蓋區(qū)域內(nèi)的不同濃度水平，劃分暴露于不同風(fēng)險(xiǎn)程度的污染區(qū)域，并根據(jù)該區(qū)域掩膜，獲取不同風(fēng)險(xiǎn)程度區(qū)域的人口數(shù)。

9、本發(fā)明具有以下有益效果：

10、本發(fā)明是提供了一種衛(wèi)星遙感指示排放源周邊高污染區(qū)域及健康暴露風(fēng)險(xiǎn)人口數(shù)的方法，基于高分辨率衛(wèi)星遙感長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)的大型排放源的排放羽流數(shù)據(jù)集，得到排放源周邊不同污染排放累積程度的覆蓋區(qū)域，并計(jì)算不同風(fēng)險(xiǎn)程度區(qū)域的人口數(shù)量，為環(huán)境保護(hù)和公共健康提供重要的數(shù)據(jù)支持。與其他方法（基于國(guó)控點(diǎn)監(jiān)測(cè)結(jié)果、地基點(diǎn)位布置監(jiān)測(cè)結(jié)果、長(zhǎng)期平均的衛(wèi)星柱濃度分布等方法）相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和好處：

11、能提供了大型排放源周邊的累積污染排放的濃度分布：由于國(guó)控點(diǎn)主要布控在我國(guó)各城市的主要市區(qū)，以滿足監(jiān)測(cè)我國(guó)城市空氣質(zhì)量變化的需求，但這些點(diǎn)位很少位于大型排放源周邊，因而難以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到排放源的污染排放。而衛(wèi)星遙感則可基于長(zhǎng)期的自上而下的觀測(cè)結(jié)果，追蹤排放源的污染排放的空間覆蓋范圍，從而甄別出排放源周邊對(duì)居民健康具有高風(fēng)險(xiǎn)的高濃度區(qū)域。

12、能根據(jù)長(zhǎng)期衛(wèi)星監(jiān)測(cè)提供低成本和大批量的大型排放源周邊累積污染排放濃度分布結(jié)果：出于監(jiān)管或科研要求，會(huì)有監(jiān)管部門和科研團(tuán)隊(duì)在大型排放源所在位置或周邊布置濃度檢測(cè)儀器或測(cè)量所在區(qū)域的濃度，但這個(gè)濃度是點(diǎn)位分布，難以具象化得到空間分布。且由于大型排放源數(shù)量非常多，布置地面監(jiān)測(cè)儀器會(huì)消耗巨大的人力物力，因此難以得到全部大型排放源對(duì)居民有健康風(fēng)險(xiǎn)的高污染濃度區(qū)域分布。

13、能根據(jù)排放羽流數(shù)據(jù)集，將研究對(duì)象約束到特定大型排放源產(chǎn)生的污染濃度分布：以往是直接根據(jù)衛(wèi)星監(jiān)測(cè)的長(zhǎng)時(shí)間濃度平均結(jié)果，進(jìn)一步鎖定高值區(qū)域作為健康潛在風(fēng)險(xiǎn)。這種方法只能關(guān)注衛(wèi)星視角下的高濃度區(qū)域范圍及其人口數(shù)量，并不能單獨(dú)剖析大型排放源污染排放的累積高濃度區(qū)域范圍及人口暴露風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)特征：

1.一種衛(wèi)星遙感指示排放源周邊高污染區(qū)域及健康暴露風(fēng)險(xiǎn)人口數(shù)的方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，衛(wèi)星遙感是指空間分辨率達(dá)公里級(jí)的極地軌道衛(wèi)星或地球靜止衛(wèi)星，通過(guò)衛(wèi)星遙感長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)的公里級(jí)污染氣體濃度空間分布數(shù)據(jù)，并獲取大型排放源的排放羽流數(shù)據(jù)集。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，排放源的排放羽流是指衛(wèi)星觀測(cè)到的由排放源位置為起始的具有條帶狀的連續(xù)濃度增強(qiáng)像素，其濃度表示為：分子數(shù)/每平方厘米。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，重采樣具體為：創(chuàng)建一個(gè)覆蓋羽流區(qū)域的空二維網(wǎng)格（x，y），對(duì)于每個(gè)排放羽流的像素，計(jì)算每個(gè)像素應(yīng)填入空網(wǎng)格中的具體哪些網(wǎng)格中，并對(duì)填入次數(shù)做相應(yīng)的計(jì)數(shù)，累積污染排放濃度分布的計(jì)算如式（1）：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種衛(wèi)星遙感指示排放源周邊高污染區(qū)域及健康暴露風(fēng)險(xiǎn)人口數(shù)的方法。首先通過(guò)衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)獲取大型排放源的長(zhǎng)期排放羽流數(shù)據(jù)集，進(jìn)一步通過(guò)重采樣技術(shù)獲取排放源的累積污染排放覆蓋區(qū)域，并計(jì)算暴露在高污染風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)的人口數(shù)量，提供了更精確的大型污染源污染排放的覆蓋范圍和暴露于高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)的人口數(shù)量。

技術(shù)研發(fā)人員：劉誠(chéng),田園,林培澤
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19