燃煤重點源及其污染物排放遙感識別研究.pdf

1、煤源大氣污染物是我國區(qū)域性霧-霾天氣形成的主要貢獻(xiàn)者之一，鑒于我國能源資源的賦存現(xiàn)狀，以煤炭消費為主的一次能源消費結(jié)構(gòu)在近期不會發(fā)生大的改變，使得我國面臨長期而艱巨的大氣污染治理工作。準(zhǔn)確客觀的燃煤重點源及其污染排放貢獻(xiàn)信息是污染源排放監(jiān)管和減排評估工作的基礎(chǔ)。本文融合衛(wèi)星遙感和地基監(jiān)測數(shù)據(jù)對燃煤重點源的空間位置、生產(chǎn)狀態(tài)、氣體模態(tài)及細(xì)模態(tài)污染物空間分布特征、煤炭消費排放貢獻(xiàn)進(jìn)行了遙感識別。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴基于極限學(xué)習(xí)

2、機(jī)將原始100m空間分辨率的Landsat8TIR提高為30m空間分辨率的ETIR熱紅外數(shù)據(jù)，新的ETIR影像在保留原始光譜特性的同時含有更多的空間細(xì)節(jié)信息。然后，利用燃煤重點源鍋爐煙囪排放煙羽的高溫異常特性，基于單波段閾值法初步探測包含煙囪目標(biāo)在內(nèi)的所有熱異常像元，相比直接使用原始TIR數(shù)據(jù)，干擾熱異常像元的個數(shù)大大減少。為了更加精確的識別燃煤重點源的空間位置信息，本文提出了利用多波段譜間關(guān)系閾值法進(jìn)一步提取熱異常像元，該方法采用歸一

3、化光譜指數(shù)(SWIR1-SWIR2)/(SWIR1+SWIR2)，相比ETIR單波段閾值法，剩余干擾像元進(jìn)一步縮小，能夠高效識別鍋爐煙囪設(shè)備所在的高溫區(qū)域。最后，利用本文提出的基于ELM和SADFAT雙層時空數(shù)據(jù)融合算法構(gòu)建的高時空分辨率熱紅外數(shù)據(jù)集對目標(biāo)火電廠的生產(chǎn)運營狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測。⑵在獲取燃煤重點源的精確位置后，對比分析了單一火電廠附近100km×100km范圍內(nèi)的氣體模態(tài)污染物SO2/NO2的多時間尺度空間分布特征，并選取多年夏季

4、均值對燃煤電廠排放硫氮污染煙羽進(jìn)行識別，發(fā)現(xiàn)燃煤重點源附近硫氮濃度不僅受燃煤本身排放的影響，更與不同季節(jié)氣象因素導(dǎo)致的污染物氣體傳輸與擴(kuò)散特征有關(guān)；計算OMI5-9月觀測數(shù)據(jù)的多年均值，分析其濃度梯度變化特征建立單一電廠硫氮識別模型，可用于分析燃煤重點源脫硫脫硝設(shè)備的有效運行節(jié)點。⑶利用氣溶膠細(xì)模態(tài)光學(xué)厚度在月、季、年三個尺度下的空間分布特征，分析了冬季供暖燃煤對蘇魯豫皖四省空氣質(zhì)量的影響，發(fā)現(xiàn)：冬季采暖時細(xì)模態(tài)AOD的高值區(qū)主要分布在

5、集中采暖地區(qū)及非集中供暖的大型城市；安徽和江蘇的南部雖未劃分為政府集中采暖區(qū)，但存在個人或者小區(qū)采暖現(xiàn)象。⑷提出了一種基于地理和時間加權(quán)回歸模型GTWR的高時空分辨率近地面PM2.5濃度衛(wèi)星遙感估算方法，建立了近地面 PM2.5小時濃度與衛(wèi)星過境時刻SARA AOD、大氣邊界層高度、相對濕度、風(fēng)速和溫度隨時間和空間位置變化的回歸模型，該方法能夠同時有效處理衛(wèi)星觀測AOD與近地面PM2.5濃度回歸關(guān)系在空間和時間上的非平穩(wěn)性，得到衛(wèi)星過境