[发明专利]基于车载双光路差分吸收光谱的源清单获取方法与装置

说明书

技术领域

本发明属于一种光学遥感方法与装置，具体是一种基于车载双光路差分吸收光谱的源清单获取方法与装置。

背景技术

排放源清单是按排放源类型列出的数据库，是各种大气污染源在一定时期内排放到大气中的不同污染物的排放量。目前对于污染源的排放数据获取方法，除了常用的污染源调查统计方法外，还有卫星遥感、模型计算等。国外学者们认为在发展中国家由于缺乏可靠的排放数据，对这些地方的排放进行定量以及探讨对局地或区域的影响显得非常困难，因此他们采用卫星估算区域污染物排放通量。卫星遥感方法的不需要某个区域具体的排放数据，只要通过对卫星数据的反演即可得到排放量，这种观测方式在大尺度的源清单获取上具有一定的优势。模型计算目前来说是一种较为常见的源清单获取方法，其通过对环境统计数据的计算获得原始排放数据，再通过污染源排放模型可获得一定分辨率的污染物排放量。它可以获得不同分辨率的污染物排放量，是空气质量模型进行情景分析，预报预警等的前提与基础。但目前中国的发展日新月异，污染源情况变化频繁，这种以调查方式为基础的源清单具有很强的时间滞后性。因此高时空分辨的源清单的及时获取一直是一项技术难题。

近年来，各种大气环境监测技术取得长足进步，其中光谱学遥测技术以其多组分检测、连续实时的特点成为污染源排放监测的发展方向和技术主流。车载差分吸收光谱技术（Differential Optical Absorption Spectroscopy，DOAS）作为一种被动式光学遥测技术，由于具有快速实时、结构简单、多组分同时观测等优点，国际上已经被应用在工业园区的排放量观测研究上。

发明内容

本发明的目的是通过使用车载双光路紫外差分吸收光谱装置，实现观测区域内高时空分辨的常规污染气体（NO_2、SO₂等）的排放源清单快速以及同时获取。该方法不需要任何调查数据或统计数据辅助，可直接获得观测区域内各类污染源（包含点源、面源、散源及无组织源等）的高时空分辨的排放清单，获取的清单可以直接被CMAQ等空气质量模型使用。

本发明通过以下技术方案予以实现：

基于车载双光路差分吸收光谱的源清单获取方法，其特征在于：通过车载双光路紫外差分吸收光谱装置获取观测路径上的常规污染气体的垂直柱浓度，使用内插值的方法格点化重构车载观测路径内的污染气体分布，同时耦合风速风向数据（v），进而求得各格点内污染气体垂直柱浓度沿风场方向的变化量ΔVCD_∥V，结合格点沿垂直风向的截距L_⊥V，则该格点在该时间段内对外的排放量Flux为：Flux=ΔVCD_∥V ∙v ∙L_⊥V，该区域内排放清单即为观测区域内各格点的污染气体排放量的集合。

基于车载双光路差分吸收光谱的源清单获取装置，其特征在于：包括有两个位于不用观测角度的望远镜，两个望远镜的信号输出端通过光纤连接光谱仪，两个望远镜的观测光路上还设有定位系统，光谱仪、定位系统与计算机连接；两个望远镜将散射光经光纤导入光谱仪，通过双光路的观测方式，获取对流层大气90°与30°观测角度上常规污染气体的斜柱浓度，通过几何近似将斜柱浓度转换为垂直柱浓度后，结合定位系统的定位数据，将数据在计算机中结合，获取观测路径上常规污染气体的垂直柱浓度。

本发明的主要特点在于：

1、以双光路的观测方式，结合定位系统，获取观测路径上常规污染气体的垂直柱浓度。2、使用内插值的方式网格化重构了观测区域内污染气体的柱浓度分布。3、将沿风场方向的垂直柱浓度变化量，结合格点沿垂直风向的截距，获取在该剖面上的污染物通量。4、可灵活快速地同时实际测量区域内多种污染气体的排放源清单，无需任何统计数据辅助。5、所获得的源清单数据基于实际测量结果，包含了区域内点源、面源、散源及无组织源等污染源排放数据，无需进行数据同化，无需统计数据或模型进行修正，节省大量人力物力。可直接被空气质量模型如CMAQ等使用。

本发明的有益效果在于：

本发明实现了区域内各类污染源高时空分辨的常规污染气体（NO₂、SO₂等）的排放源清单快速以及同时获取，为掌握区域排放提供了有力的测量手段，为空气质量模型进行情景分析，预报预警提供了实测的污染源清单，为环境保护部门掌握区域污染情况提供了技术支持。

附图说明

图1为车载双光路紫外差分吸收光谱装置示意图。

图2为源清单获取方法示意图。

具体实施方式