[发明专利]一种基于交通运行状态的路网细颗粒物研究方法

说明书

本发明公开了一种基于交通运行状态的路网细颗粒物研究方法基于细颗粒物区域传输识别算法建立城市细颗粒物传输识别模型，进而获得区域细颗粒物传输的时间、浓度及方向等信息，排除细颗粒物区域传输对本地交通细颗粒物排放的监测干扰；然后通过城市道路分类以及路网交通运行实际数据，对路网交通运行时空特征进行提取，建立了考虑交通运行状态的路网细颗粒物时空排放模型；路网细颗粒物时空排放模型从路网实际交通运行状态出发，反映了路网交通运行所产生的路网细颗粒物时空排放特征。本发明有利于研究城市细颗粒物变化状况，为有针对性的实行城市交通诱导、规划城市交通网提供新的视角，使从城市交通排放角度采取高效率的交通控制成为可能。

技术领域：

本发明涉及城市环境研究领域，尤其涉及一种基于交通运行状态的路网细颗粒物研究方法。

背景技术：

从2013年以来，雾霾等空气污染情况突然闯入人们的视野，并为人们敲响了城市空气污染的警钟，引起了人们对空气污染问题的重视。在全部空气污染物中，PM2.5成为许多疾病的重要影响因素，尤其是在呼吸相关的疾病中，在过去十年已经被许多流行性病学研究所证明。2012年世界卫生组织估算城市环境的污染引起大约370万人过早的死亡。城市中机动车行驶时产生大量的尾气排放，增加了城市空气中可吸入细颗粒物的污染，引发了人们广泛的关注。根据2018年北京市生态环境局发布的结果，目前北京本地的PM2.5来源中，移动来源所占比例最大，达到45％。因此，城市中交通细颗粒物排放对环境空气质量的影响不可忽略，有必要进行深入研究。

在城市交通排放相关研究中，首要问题就是量化城市交通运行产生的排放和污染水平，这不仅是决策部门制定科学合理的减排目标、实施切实有效减排方案的前提，同时也是主要难点所在。机动车作为污染源时刻处于移动中，对其产生的排放监测是一大难点。理论上只要对城市中全部机动车的排放进行监测统计就可以得到城市的排放总量，但是在实际生活中，由于技术、设备等条件限制无法通过直接测量的方式对机动车行驶的全过程进行实时监测和统计，加之城市中机动车保有量巨大，出于实际成本的考虑也无法对城市中全部的行驶车辆进行排放监测。因此，必须通过科学合理的方法对城市中机动车排放总量进行合理的估算。再者，机动车排放并非稳定不变，受到车辆行驶状态、车辆排放控制技术、车辆类型等诸多因素的叠加影响，所在排放时必须考虑交通运行的状态，而城市交通本身就是一个复杂系统，城市交通运行状态时刻变化，如果对交通运行状态变化不能精准把握，对城市交通运行状态下机动车排放的量化也就无从谈起。

目前大部分关于交通排放的研究都是基于城市整体的宏观排放，难以细化到城市内部，而基于部分路段的道路排放的微观研究，又很难从整体把握路网交通运行状态与路网细颗粒物排放间的关系，因此现有的机动车排放清单难以满足对排放精细化管控的需求。因此，选用合理的方式量化城市交通尾气排放对于城市环境的影响成为了亟待解决的问题。

发明内容：

针对上述问题，本发明采用一种基于交通运行状态的路网细颗粒物研究方法，该方法通过剔除其他区域污染物区域传输的影响，通过将污染物测量数据、出租车交通驾驶数据、天气数据在内的多种数据应用到路网排放模型中，准确分析道路交通状态及交通尾气排放对环境影响状况。

本发明使用的数据来源包含公布的污染物测量数据、路侧自主安装的污染物测量设备数据、车辆数据、天气数据。其中车辆数据包括车辆编号、车辆瞬时速度、经纬度信息、转向角数据。检测器数据包括不同时刻下污染物浓度数据。天气数据包括与检测器和车辆数据相同日期的区域风速、风向、温度、湿度数据。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种基于交通运行状态的路网细颗粒物研究方法，它包括以下步骤：

(1)基于细颗粒物区域传输识别算法建立城市细颗粒物传输识别模型，从时间和空间两个维度对细颗粒物区域传输进行识别；

(2)根据道路车辆实际运行状态对城市路网中的道路进行类型划分，采用基于车辆运行参数的自适应密度聚类算法，得到更为符合实际行驶状态的城市路网分类；