[发明专利]基于无人机的工业园区大气污染数据采集方法

权利要求书

1.一种基于无人机的工业园区大气污染数据采集方法，其特征在于，包括如下具体步骤：

1)待测区域规则网格矢量化；

2)对待测区域的工业污染源历史数据进行空间矢量化处理，生成污染源分布的矢量图层，并与步骤1)中生成的网格矢量地图叠加；

3)计算网格单元的相对污染指数：当污染源对邻近区域的影响与距离成反比，并考虑污染源重要性及季节性主导风向影响，计算待测区域内所有污染源对每个500m*500m网格单元的综合相对污染指数，从而绘制待测区域相对污染指数矢量图；

4)根据步骤3)所述的待测区域相对污染指数网格矢量图，进行分级可视化显示，通过人工判读的方式将待测区域重新划分为多个污染集聚区；

5)针对每个污染集聚区分别布设无人机基站，以实现优化的数据采集。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的步骤1)，具体包括：

1.1)获取包含投影坐标系的待测区域的矢量地图；

1.2)基于地理信息系统平台，生成覆盖整个待测区域的网格矢量地图。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征是，所述的网格矢量地图的网格单元设为500*500米的规则多边形要素。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的步骤2)，具体包括：

2.1)收集待测区域的工业污染源的地理坐标以及污染源年均排放量信息，根据工业污染源的地理坐标，绘制污染源的空间分布点要素图层，每个点要素增加字段污染源年均排放量；

2.2)将步骤2.1)中生成的污染源点要素图层，与步骤1)中生成的待测区域网格矢量地图进行图层叠加，得到区域网格化后污染源分布地图。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的步骤3)，具体包括：

3.1)赋予步骤1)所述的待测区域网格地图矩阵坐标，即由北至南为矩阵的行、由西至东为矩阵的列，令X_ij为所有污染源对第i行、j列网格单元产生的相对污染指数，其中i＝1,2,...,m；j＝1,2,...,n；m,n分别为待测区域网格的最大行、列数；

3.2)根据步骤2)所述的污染源网格地图，依次确认每个污染源所对应的网格矩阵坐标(p,q)，即每个污染源的矩阵坐标，其中：p、q分别表示矩阵的行、列数，那么p行、q列网格单元内的污染源相对重要性指数Y_pq＝E_pq/_all，其中：E_pq表示对应于p行、q列网格单元的污染源的年均排放量，E_all表示对待测区域内所有污染源的年均排放总量；

3.3)计算i行、j列网格单元内的相对风向指数RWD_ij：首先构建以污染源(p,q)为原点、0‐359°的顺时针风向坐标系；其次污染源和i行、j列的网格单元连线，计算连线相对于正北向的顺时针角度0‐359°，之后求算其与待测区域季节性主导风向0‐359°的夹角θ，0°<θ<180°相对于坐标原点，季节性主导风向为来风方向，那么相对于季节性主导风向和污染源(p,q)，i行、j列的网格单元的风向指数

3.4)计算所有污染源对i行、j列网格单元的产生的相对污染指数其中：p、q为步骤3.2)所确认的每个污染源所对应的网格矩阵的行、列数；

3.5)针对i行、j列网格单元，增加新字段并命名为相对污染指数，字段赋值为X_ij，采用地理信息系统平台自动生成待测区域的相对污染指数网格矢量图。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的步骤5)，具体包括：

5.1)针对每个污染集聚区，视其相对于季节性主导风向的下风向边界区为无人机基站位置，无人机搭载便携式污染物检测设备及气象设备，以S型巡航路线从基站位置巡航至区域上边界，平行航线间距设为500米，机身与风向在垂直方向上呈30～45°夹角，巡航全程采取自动导航模式，实现对污染聚类区的大气污染物进行连续监测；

5.2)无人机巡航结束后，基于时间关联规则，将污染监测数据与无人机自带的GPS定位数据进行匹配，生成带有经纬度坐标的污染监测数据，然后匹配到待测区域的网格矢量地图上，取每个500*500米单元格内所有污染物样本数据的平均值作为该单元格的最终值。