[发明专利]基于无人机的工业园区大气污染数据采集方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种大气环境科学领域的技术，具体是一种基于无人机的工业园区大气污染数据采集方法。

背景技术

工业化促进了社会经济的快速增长，同时也带来了日益严峻的大气污染问题。以城市工业园区为例，恶臭气体污染等环境问题越来越多地被周边居民投诉，成为园区发展的瓶颈问题。当前，稀疏的地面监测站已无法对园区大气污染进行全方位监测，复杂分散的污染源对周边区域的影响很难测算，从而无法科学合理地评价园区大气污染状况，导致决策者无法有效制定园区环境管理政策。

经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN104155994A公开(公告)日2014.11.19公开了一种基于无人机的城市工程环境监测方法，其包括如下具体方法：1)根据工程现场环境对无人机的航线进行规划；2)设置无人机按照步骤1)中设定的航线进行巡航，同时通过无人机、以及搭载在无人机上的噪声检测仪与灰尘检测仪对工程现场的噪声与工程现场空气内的灰尘浓度进行实时监测；3)对于步骤2)中，无人机进行实时监测过程中，当工程现场的噪声与工程现场空气内的灰尘浓度超过峰值时，通过搭载在无人机上的遥感设备记录工程现场的图像数据；采用上述基于无人机的城市工程环境监测方法，其可有效检测城市内工程现场中的噪音与灰尘浓度，并通过遥感设备获取噪音与灰尘浓度超出峰值的工程现象的图像数据，便于对其进行监管。但该技术没有考虑到无人机飞行覆盖范围及时间的约束，无法兼顾不同污染源排放贡献及季节性主导风向影响，数据采集过程不够科学合理，燃油利用率较低且采集数据不够全面。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提出一种基于无人机的工业园区大气污染数据采集方法，其可对园区大气污染指标进行时空连续监测，为科学评估园区大气污染状况提供依据。

本发明涉及到一种基于无人机的工业园区大气污染数据采集方法，是通过以下技术方案实现的，包括以下步骤：

1)待测区域规则网格矢量化，具体步骤包括：

1.1)获取包含投影坐标系(单位为米)的待测区域的矢量地图；

1.2)基于地理信息系统平台(如ArcMap)，采用渔网工具(Fishnet)，生成覆盖整个待测区域的网格矢量地图，网格单元设为500*500米的规则多边形要素。

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，具体步骤包括：

2.1)收集待测区域的工业污染源(如烟囱、锅炉等)的地理坐标以及污染源年均排放量等数据信息，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。

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，具体步骤包括：

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(令i代表行号)、由西至东为矩阵的列(令j代表列号)，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/E_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(0°表示正北向)；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