[发明专利]一种基于卫星遥感的区域大气环境质量评估方法

权利要求书

1.一种基于卫星遥感的区域大气环境质量评估方法，其特征在于，该方法包括步骤：

S1.选取卫星遥感的颗粒物、气态污染物评估指标，获取评估指标每个像元的日遥感监测浓度数据，计算参考年度评估时段的每个像元平均浓度、变异系数，用于区域大气环境质量评估模型的构建及模型系数的获取；

S2.构建大气环境质量评估浓度指数模型，根据卫星监测到的参考年度评估时段内的像元平均浓度统计结果，获取大气环境质量评估指数模型参数；

S3.结合统计学的变异系数计算结果，构建大气环境质量评估浓度离散度模型，根据卫星监测的参考年度评估时段的平均浓度统计结果，获取大气环境质量评估浓度离散度模型参数；

S4.结合污染物浓度指数模型和离散度模型，构建大气环境质量综合评估模型；

S5.分析大气环境质量综合评估模型计算结果，开展区域大气环境质量评估等级划分；

所述步骤S1进一步包括：

S1.1利用卫星遥感在紫外可见波段的多光谱及高光谱监测数据，获取评估区域参考年度的颗粒物及二氧化氮、二氧化硫气态污染物浓度的每日像元浓度信息；

S1.2统计评估区域内各项污染物指标在参考年度不同评估时段的平均浓度数据；平均浓度计算时，去除有云像元，按有效天数计算，产品精度要求70％以上；当涉及到多指标评估时，把多指标监测数据统一到同一空间分辨率水平；

步骤S1的卫星遥感数据的获取途径包括：对于颗粒物评估指标PM2.5和PM10，采用暗目标和深蓝算法，基于MODIS或类似数据源反演的公里级气溶胶产品满足区域评估要求；相对湿度、边界层高度气象条件参数的获取通过地面观测、模式模拟或国际上通用的FNL资料获取；相关地面观测数据达到国预设规范获取的数据即可作为输入参数；颗粒物反演采用地理加权回归模型进行反演；对于NO2和SO2，基于AURA/OMI或Sentinel-5P/TROPOMI卫星数据，采用DOAS反演方法进行反演；对于O3和HCHO，利用紫外传感器OMI、TROPOMI，采用光谱差分吸收反演方法反演获取，或通过官方网站获取相应的产品，只要相应监测指标的产品满足相对精度在70％以上，空间分辨率达到1-10公里之间，时间分辨达到天即可；

所述步骤S2进一步包括：

S2.1根据选取的监测指标，构建如下卫星遥感多项污染物浓度指数评估模型：

C_i代表任一项遥感污染物在评估时段内的平均浓度，S_i代表该污染物的参考标准值，a、b为常系数；

S2.2模型系数的确定及参考标准值的选取：

RAEI_c模型的a、b系数的获取在确定区域浓度背景值和参考标准值后，可通过下面方程组求解得到；具体确定方法为：当各种污染物浓度于区域背景浓度B'_i时，RAEI_c＝10；当各种污染物浓度均达到相应的参考标准B″_i时，RAEI_c＝100；因此，a、b由以下方程组确定：

S2.3背景浓度及参考标准浓度值的选取：

对于某一评价区域，把区域内所有像元的在参考年度评估时段内的浓度平均值从小到大排列，描绘出其累计直方图，由其百分位数来确定背景值和参考标准值，具体确定方法为：背景浓度的确定，取累计直方图百分位数10％时的浓度值；参考标准值取累计直方图百分位数为50％时的浓度值；

所述步骤S3进一步包括：

S3.1结合统计学的变异系数计算结果，基于卫星监测的像元平均浓度数据，构建如下大气环境质量评估浓度离散度指数模型：

上面公式中，RAEI_cv为浓度离散度指数，S_iv为浓度离散度参考标准值，C_iv为每个像元的离散度，σ_i为第i个评估指标的浓度方差，μ_i为第i个评估指标的浓度均值，n为区域内像元的个数，x_ij为第i个评估指标的第j个像元在评估统计时段内的每日浓度值，a、b为常系数；

S3.2模型系数的确定及参考标准值的选取：

与上述S2.2的方法相同；

S3.3背景浓度及参考标准浓度值的选取：

与上述S2.3的方法相同；

所述步骤S4进一步包括：

S4.1构建区域大气环境质量综合评估模型，如下：

2.如权利要求1所述的基于卫星遥感的区域大气环境质量评估方法，其特征在于，所述步骤S5进一步包括：

根据以上方法建立的浓度、离散度指数模型及综合评估模型，计算区域内每个像元的空气质量评估值，根据评估结果，可以开展单个指数及综合评估结果的等级划分，等级划分的原则如下：

RAEI_c定量地描述了每个污染物浓度指标的相对重要性；实际评价中，根据RAEI_c计算结果，将区域大气环境级划分为5个等级：优(80)、良(80-100)、中(100-120)、差(120-140)、极差140，RAEI_c越大，大气环境质量越差。