基于時空數(shù)據(jù)挖掘的城市移動源污染綜合監(jiān)管問題研究
發(fā)布時間：2021-06-08 03:50
當前我國空氣質量形勢嚴峻,《2018中國生態(tài)環(huán)境狀況公報》顯示,338個地級以上城市中,217個城市環(huán)境空氣質量超標,占64.2%。根據(jù)2019年《中國移動源環(huán)境管理年報》,全國機動車保有量達3.07億輛,四項污染物排放總量初步核算為4065.3萬噸。移動源污染在城市大氣污染物中占比中,一氧化碳和碳氫化物占比超過80%,氮氧化物和固體顆粒物超過90%。移動源污染排放已經成為城市大氣污染的主要來源,并對社會生態(tài)環(huán)境造成嚴重影響。因此對城市移動源污染排放進行全時監(jiān)測和綜合監(jiān)管對于改善城市大氣環(huán)境和保護公眾健康具有重大意義。然而,一方面由于移動源污染監(jiān)測站點的建造維護費用高昂,城市中布設的移動源污染監(jiān)測設備站點稀疏,難以通過在全區(qū)域布設檢測設備實現(xiàn)城市全區(qū)域移動源污染物實時監(jiān)測;另一方面影響城市移動源污染時空分布變化的因素復雜繁多,從長期污染排放清單核算考慮,主要取決于城市的機動車保有量和車輛類型組成,但從短期或實時交通污染變化狀態(tài)而言,卻又受到城市道路拓撲結構、交通流狀況和外部氣象環(huán)境因素的嚴重影響。這一系列因素導致對實現(xiàn)城市移動源污染排放的全時監(jiān)測和綜合監(jiān)管具有很大的挑戰(zhàn)性。針對上述挑戰(zhàn)...
【文章來源】：中國科學技術大學安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】：140 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
圖１．１：?２０１３－２０１８年全國機動車保有量及污染排放總量變化趨勢??
??是基于歷史交通流信息和尾氣排放因子模型核算污染排放量設計交通管制策略，??需要累計大量歷史年度監(jiān)測數(shù)據(jù)，并且是一種歷史統(tǒng)計評估策略存在滯后性，無??法適應移動源污染短時動態(tài)變化。為此，如何根據(jù)移動源歷史排放和交通流模式??信息實現(xiàn)路段移動源污染排放監(jiān)管，這是本文擬解決的第三個關鍵問題。??１．３．２主要研究內容??本文主要研究了城市移動源污染排放監(jiān)管的相關問題，提出了基于時空數(shù)??據(jù)挖掘的“監(jiān)測數(shù)據(jù)增強－時空特性分析－監(jiān)管策略生成”的城市移動源污染排放??監(jiān)管理論方法體系，如圖１．２所示。本文主要研宄內容如下：??城市移動源污染綜合監(jiān)管問題??善?聲??…?．．?研‘ｍ．??．ｍｍ，?，腔測點位稀疏義?＿合摶放因子棋型和對抗學習策略??．．．．增強擇質性?、■的數(shù)振增強??＿?＃?Ｉ??＋?國＿＾＾，基??暑?蜃??監(jiān)擘策§＿環(huán)壤狀態(tài)時序伊職邊?圓基于深度彊化學習的城市顧??（Ｖ生成．狀態(tài)行魏嘛＇Ｊ樹＾丄心，移動海｜５染監(jiān)卿???研究目標???通過構建基于時空數(shù)據(jù)挖掘的“監(jiān)測數(shù)據(jù)增強一時空特性分析一監(jiān)管策略生成”城市移動源??污染監(jiān)管的理論方法體系，為相關管理部門對城市大氣環(huán)境保護與移動源污染治理提供科學??可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)和輔助決策支持。???圖１．２：主要研究內容??（１）融合排放因子模型和對抗學習策略的數(shù)據(jù)增強：針對道路移動源污染排??放監(jiān)測數(shù)據(jù)的空間稀疏性和異質性問題，提出了一種基于監(jiān)測約束生成對抗網??絡的移動源污染監(jiān)測數(shù)據(jù)生成模型�？紤]交通流、路網結構、車輛工況等多源外??部環(huán)境信息影響，建立移動源污染排放ＣＯＰＥＲＴ修正模型產生污染監(jiān)測數(shù)據(jù)先??驗分布
放中的不同成分污染物對不同波長的紅外線或紫外線的吸收作用，利用??Ｂｅｅｒ－Ｌａｍｂｅｒｔ吸收定律和其燃燒方程計算得出煙羽中不同成分相對體積比反演??出污染物實際體積濃度值［１３］，??Ｉ（Ａ）／Ｉ〇Ｕ）?＝?ｅｘｐ｛－Ａ｛Ｘ））??（２．１）??Ａ｛Ｘ）?＝?５｛Ｘ）ＣＬ??其中，／Ｕ）為經過尾氣的透射光強度，／〇（Ａ）為發(fā)射光強度，Ｊ（Ａ）／Ａ（Ａ）為透過率，??４（Ａ）為吸收率；５（Ａ）是標準氣體狀態(tài)下，與測量氣體無關的分子吸收系數(shù)，Ｃ為??吸收氣體濃度，Ｌ表示光程長度，如圖２．１給出了?ＣＯ，?Ｃ０２，?Ｎ０Ｘ等不同氣體組??分的光譜吸收線強。當汽車排氣時，尾氣煙羽立即被環(huán)境空氣流所稀釋，雖然??－——ＮＯ???Ｎ０２??５．００Ｅ－０１９－??Ｃ０２??＿＿＿?＿?廣??—－?ｗ?ｗ??４?００Ｅ－Ｏ１９－??ｍ?．．??翌?３?００Ｅ－０１９?－??２?００Ｅ－０１９?－??１?００Ｅ－０１９－?｜｜??Ｏ．ＯＯＥ＋ＯＤＯ－?，?．?ｒ?＾?．．．．．丨歸，＊＊｜?．，羅???１．０?１．５?２－０?２．５?３．０?３．５?４．０?４．５?５．０?５３?６－０?６－５?７．０?７－５??波長［ｕｍ】??圖２．１：不同氣體組分的光譜吸收??各污染物濃度發(fā)生較大變化，但其成份比例變化相對穩(wěn)定。汽油車尾氣遙感檢??測時以Ｃ０２為參比氣體時，在濃混合氣或理論空燃比燃燒的假定條件下，根據(jù)??燃燒方程和測得的比值，可以計算出尾氣中污染物濃度。將（：０２作為參比氣體，??Ｑｅｏ、Ｑｍ、表示Ｃ〇、ＨＣ、ＮＯ對（：０２濃度比率，一般燃油中碳氫元素比??１１??
【參考文獻】：
期刊論文
[1]多源信息融合技術及應用發(fā)展現(xiàn)狀[J]. 元晶. 工業(yè)經濟論壇. 2017(05)
[2]Traffic Signal Timing via Deep Reinforcement Learning[J]. Li Li,Yisheng Lv,Fei-Yue Wang. IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica. 2016(03)
[3]基于MOVES的西安市出租車污染物排放分析[J]. 劉強. 環(huán)境監(jiān)測管理與技術. 2015(02)
[4]廣州市機動車尾氣排放特征研究[J]. 廖瀚博,余志,周兵,劉永紅,畢索陽,蔡銘,羅威力. 環(huán)境科學與技術. 2012(01)
[5]綜合移動源排放模型——MOVES[J]. 黃冠濤,宋國華,于雷,胥耀方. 交通信息與安全. 2010(04)
[6]基于可調諧半導體激光吸收光譜氣體檢測儀的數(shù)據(jù)采集與實驗分析[J]. 張帥,劉文清,張玉鈞,束小文,闞瑞峰,何瑩,耿輝,許振宇,劉建國. 光學技術. 2009(05)
[7]北京限行期間大氣污染物的差分光學吸收光譜監(jiān)測與分析[J]. 朱燕舞,劉文清,謝品華,竇科,司福祺,李素文,張英華,秦敏. 光子學報. 2009(08)
[8]一種汽車源排放模型——IVE模型簡介[J]. 王虎,李孟良,喬維高. 中國環(huán)境監(jiān)測. 2007(05)
[9]應用COPERTⅢ模型計算中國機動車排放因子[J]. 謝紹東,宋翔宇,申新華. 環(huán)境科學. 2006(03)
[10]機動車排放車載實驗及模型模擬研究[J]. 胡京南,郝吉明,傅立新,吳燁,王志石,鄧宇華. 環(huán)境科學. 2004(03)
博士論文
[1]時空數(shù)據(jù)模型及其應用研究[D]. 曹聞.解放軍信息工程大學 2011
本文編號：3217632
【文章來源】：中國科學技術大學安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】：140 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
圖１．１：?２０１３－２０１８年全國機動車保有量及污染排放總量變化趨勢??
??是基于歷史交通流信息和尾氣排放因子模型核算污染排放量設計交通管制策略，??需要累計大量歷史年度監(jiān)測數(shù)據(jù)，并且是一種歷史統(tǒng)計評估策略存在滯后性，無??法適應移動源污染短時動態(tài)變化。為此，如何根據(jù)移動源歷史排放和交通流模式??信息實現(xiàn)路段移動源污染排放監(jiān)管，這是本文擬解決的第三個關鍵問題。??１．３．２主要研究內容??本文主要研究了城市移動源污染排放監(jiān)管的相關問題，提出了基于時空數(shù)??據(jù)挖掘的“監(jiān)測數(shù)據(jù)增強－時空特性分析－監(jiān)管策略生成”的城市移動源污染排放??監(jiān)管理論方法體系，如圖１．２所示。本文主要研宄內容如下：??城市移動源污染綜合監(jiān)管問題??善?聲??…?．．?研‘ｍ．??．ｍｍ，?，腔測點位稀疏義?＿合摶放因子棋型和對抗學習策略??．．．．增強擇質性?、■的數(shù)振增強??＿?＃?Ｉ??＋?國＿＾＾，基??暑?蜃??監(jiān)擘策§＿環(huán)壤狀態(tài)時序伊職邊?圓基于深度彊化學習的城市顧??（Ｖ生成．狀態(tài)行魏嘛＇Ｊ樹＾丄心，移動海｜５染監(jiān)卿???研究目標???通過構建基于時空數(shù)據(jù)挖掘的“監(jiān)測數(shù)據(jù)增強一時空特性分析一監(jiān)管策略生成”城市移動源??污染監(jiān)管的理論方法體系，為相關管理部門對城市大氣環(huán)境保護與移動源污染治理提供科學??可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)和輔助決策支持。???圖１．２：主要研究內容??（１）融合排放因子模型和對抗學習策略的數(shù)據(jù)增強：針對道路移動源污染排??放監(jiān)測數(shù)據(jù)的空間稀疏性和異質性問題，提出了一種基于監(jiān)測約束生成對抗網??絡的移動源污染監(jiān)測數(shù)據(jù)生成模型�？紤]交通流、路網結構、車輛工況等多源外??部環(huán)境信息影響，建立移動源污染排放ＣＯＰＥＲＴ修正模型產生污染監(jiān)測數(shù)據(jù)先??驗分布
放中的不同成分污染物對不同波長的紅外線或紫外線的吸收作用，利用??Ｂｅｅｒ－Ｌａｍｂｅｒｔ吸收定律和其燃燒方程計算得出煙羽中不同成分相對體積比反演??出污染物實際體積濃度值［１３］，??Ｉ（Ａ）／Ｉ〇Ｕ）?＝?ｅｘｐ｛－Ａ｛Ｘ））??（２．１）??Ａ｛Ｘ）?＝?５｛Ｘ）ＣＬ??其中，／Ｕ）為經過尾氣的透射光強度，／〇（Ａ）為發(fā)射光強度，Ｊ（Ａ）／Ａ（Ａ）為透過率，??４（Ａ）為吸收率；５（Ａ）是標準氣體狀態(tài)下，與測量氣體無關的分子吸收系數(shù)，Ｃ為??吸收氣體濃度，Ｌ表示光程長度，如圖２．１給出了?ＣＯ，?Ｃ０２，?Ｎ０Ｘ等不同氣體組??分的光譜吸收線強。當汽車排氣時，尾氣煙羽立即被環(huán)境空氣流所稀釋，雖然??－——ＮＯ???Ｎ０２??５．００Ｅ－０１９－??Ｃ０２??＿＿＿?＿?廣??—－?ｗ?ｗ??４?００Ｅ－Ｏ１９－??ｍ?．．??翌?３?００Ｅ－０１９?－??２?００Ｅ－０１９?－??１?００Ｅ－０１９－?｜｜??Ｏ．ＯＯＥ＋ＯＤＯ－?，?．?ｒ?＾?．．．．．丨歸，＊＊｜?．，羅???１．０?１．５?２－０?２．５?３．０?３．５?４．０?４．５?５．０?５３?６－０?６－５?７．０?７－５??波長［ｕｍ】??圖２．１：不同氣體組分的光譜吸收??各污染物濃度發(fā)生較大變化，但其成份比例變化相對穩(wěn)定。汽油車尾氣遙感檢??測時以Ｃ０２為參比氣體時，在濃混合氣或理論空燃比燃燒的假定條件下，根據(jù)??燃燒方程和測得的比值，可以計算出尾氣中污染物濃度。將（：０２作為參比氣體，??Ｑｅｏ、Ｑｍ、表示Ｃ〇、ＨＣ、ＮＯ對（：０２濃度比率，一般燃油中碳氫元素比??１１??
【參考文獻】：
期刊論文
[1]多源信息融合技術及應用發(fā)展現(xiàn)狀[J]. 元晶. 工業(yè)經濟論壇. 2017(05)
[2]Traffic Signal Timing via Deep Reinforcement Learning[J]. Li Li,Yisheng Lv,Fei-Yue Wang. IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica. 2016(03)
[3]基于MOVES的西安市出租車污染物排放分析[J]. 劉強. 環(huán)境監(jiān)測管理與技術. 2015(02)
[4]廣州市機動車尾氣排放特征研究[J]. 廖瀚博,余志,周兵,劉永紅,畢索陽,蔡銘,羅威力. 環(huán)境科學與技術. 2012(01)
[5]綜合移動源排放模型——MOVES[J]. 黃冠濤,宋國華,于雷,胥耀方. 交通信息與安全. 2010(04)
[6]基于可調諧半導體激光吸收光譜氣體檢測儀的數(shù)據(jù)采集與實驗分析[J]. 張帥,劉文清,張玉鈞,束小文,闞瑞峰,何瑩,耿輝,許振宇,劉建國. 光學技術. 2009(05)
[7]北京限行期間大氣污染物的差分光學吸收光譜監(jiān)測與分析[J]. 朱燕舞,劉文清,謝品華,竇科,司福祺,李素文,張英華,秦敏. 光子學報. 2009(08)
[8]一種汽車源排放模型——IVE模型簡介[J]. 王虎,李孟良,喬維高. 中國環(huán)境監(jiān)測. 2007(05)
[9]應用COPERTⅢ模型計算中國機動車排放因子[J]. 謝紹東,宋翔宇,申新華. 環(huán)境科學. 2006(03)
[10]機動車排放車載實驗及模型模擬研究[J]. 胡京南,郝吉明,傅立新,吳燁,王志石,鄧宇華. 環(huán)境科學. 2004(03)
博士論文
[1]時空數(shù)據(jù)模型及其應用研究[D]. 曹聞.解放軍信息工程大學 2011
本文編號：3217632
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