CN104573358B - 检测林带内pm2.5质量的方法及装置 - Google Patents
检测林带内pm2.5质量的方法及装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开一种检测林带内PM2.5质量的方法及装置，能够计算出林带内的PM2.5质量。所述方法包括：在待检测的林带内选取若干个横断面；其中，所述选取的若干个横断面包括在所述林带两侧选取的横断面和在所述林带中部选取的横断面；计算所述若干个横断面上的PM2.5的平均浓度，并根据所述若干个横断面上的PM2.5的平均浓度建立所述若干个横断面中每两个相邻横断面之间的任一个横断面上的PM2.5的平均浓度的表达式；根据所述若干个横断面中每两个相邻横断面之间的任一个横断面上的PM2.5的平均浓度的表达式计算该两个相邻横断面之间的PM2.5质量；将所述若干个横断面中相邻横断面之间的PM2.5质量进行求和，得到所述林带内的PM2.5质量。
Description
技术领域
本发明涉及环境监测技术领域，具体涉及一种检测林带内PM2.5质量的方法及装置。
背景技术
PM2.5是当前大气污染的一种主要污染物，PM2.5容易被吸入人体，并直接进入支气管，干扰肺部的气体交换，给呼吸系统和心血管系统造成伤害，引发哮喘、支气管炎和心血管病等方面的疾病，严重影响人类身体健康。
通过植树造林可以有效地降低空气中PM2.5的浓度，这是因为树木可通过覆盖地表减少PM2.5来源，通过叶面、枝条表面、茎干吸附PM2.5，还可以通过降低风速促进PM2.5沉降，改变风向阻拦PM2.5进入局部区域等途径去除PM2.5，从而降低空气中PM2.5的浓度。
由此，如果能够计算出林带内的PM2.5质量，那么就可以为城市林带降低PM2.5浓度提供依据。但是现在却没有有效的手段能够计算出林带内的PM2.5质量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有技术不能有效的计算出林带内的PM2.5质量的问题。
为此目的，本发明提出一种检测林带内PM2.5质量的方法，包括：
在待检测的林带内选取若干个横断面；其中，所述选取的若干个横断面包括在所述林带两侧选取的横断面和在所述林带中部选取的横断面；
计算所述若干个横断面上的PM2.5的平均浓度，并根据所述若干个横断面上的PM2.5的平均浓度建立所述若干个横断面中每两个相邻横断面之间的任一个横断面上的PM2.5的平均浓度的表达式；
根据所述若干个横断面中每两个相邻横断面之间的任一个横断面上的PM2.5的平均浓度的表达式计算该两个相邻横断面之间的PM2.5质量；
将所述若干个横断面中相邻横断面之间的PM2.5质量进行求和，得到所述林带内的PM2.5质量。
本发明实施例检测林带内PM2.5质量的方法，首先，在待检测的林带内选取若干个横断面，然后，计算所述若干个横断面上的PM2.5的平均浓度，并根据所述若干个横断面上的PM2.5的平均浓度建立所述若干个横断面中每两个相邻横断面之间的任一个横断面上的PM2.5的平均浓度的表达式，接下来，根据所述若干个横断面中每两个相邻横断面之间的任一个横断面上的PM2.5的平均浓度的表达式计算该两个相邻横断面之间的PM2.5质量，最后，将所述若干个横断面中相邻横断面之间的PM2.5质量进行求和，得到所述林带内的PM2.5质量，能够有效的计算出林带内的PM2.5质量。
另一方面，本发明提出一种检测林带内PM2.5质量的装置，包括：
选取单元，用于在待检测的林带内选取若干个横断面；其中，所述选取的若干个横断面包括在所述林带两侧选取的横断面和在所述林带中部选取的横断面；
第一计算单元，用于计算所述若干个横断面上的PM2.5的平均浓度，并根据所述若干个横断面上的PM2.5的平均浓度建立所述若干个横断面中每两个相邻横断面之间的任一个横断面上的PM2.5的平均浓度的表达式；
第二计算单元，用于根据所述若干个横断面中每两个相邻横断面之间的任一个横断面上的PM2.5的平均浓度的表达式计算该两个相邻横断面之间的PM2.5质量；
第三计算单元，用于将所述若干个横断面中相邻横断面之间的PM2.5质量进行求和，得到所述林带内的PM2.5质量。
本发明实施例检测林带内PM2.5质量的装置，首先，在待检测的林带内选取若干个横断面，然后，计算所述若干个横断面上的PM2.5的平均浓度，并根据所述若干个横断面上的PM2.5的平均浓度建立所述若干个横断面中每两个相邻横断面之间的任一个横断面上的PM2.5的平均浓度的表达式，接下来，根据所述若干个横断面中每两个相邻横断面之间的任一个横断面上的PM2.5的平均浓度的表达式计算该两个相邻横断面之间的PM2.5质量，最后，将所述若干个横断面中相邻横断面之间的PM2.5质量进行求和，得到所述林带内的PM2.5质量，能够有效的计算出林带内的PM2.5质量。
附图说明
图1所示为一种检测林带内PM2.5质量的方法一实施例的流程示意图；
图2为图1中S2一实施例的流程示意图；
图3为一种检测林带内PM2.5质量的装置一实施例的方框结构示意图；
图4为图3中第一计算单元一实施例的方框结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本实施例公开一种检测林带内PM2.5质量的方法，包括：
S1、在待检测的林带内选取若干个横断面；其中，所述选取的若干个横断面包括在所述林带两侧选取的横断面和在所述林带中部选取的横断面；
S2、计算所述若干个横断面上的PM2.5的平均浓度，并根据所述若干个横断面上的PM2.5的平均浓度建立所述若干个横断面中每两个相邻横断面之间的任一个横断面上的PM2.5的平均浓度的表达式；
S3、根据所述若干个横断面中每两个相邻横断面之间的任一个横断面上的PM2.5的平均浓度的表达式计算该两个相邻横断面之间的PM2.5质量；
S4、将所述若干个横断面中相邻横断面之间的PM2.5质量进行求和，得到所述林带内的PM2.5质量。
本发明实施例检测林带内PM2.5质量的方法，首先，在待检测的林带内选取若干个横断面，然后，计算所述若干个横断面上的PM2.5的平均浓度，并根据所述若干个横断面上的PM2.5的平均浓度建立所述若干个横断面中每两个相邻横断面之间的任一个横断面上的PM2.5的平均浓度的表达式，接下来，根据所述若干个横断面中每两个相邻横断面之间的任一个横断面上的PM2.5的平均浓度的表达式计算该两个相邻横断面之间的PM2.5质量，最后，将所述若干个横断面中相邻横断面之间的PM2.5质量进行求和，得到所述林带内的PM2.5质量，能够有效的计算出林带内的PM2.5质量。
可选地，参看图2，在本发明检测林带内PM2.5质量的方法的另一实施例中，所述确定出所述若干个横断面上的PM2.5的平均浓度(S2)，包括：
S20、对于所述若干个横断面中的每一个横断面，根据该横断面所对应林带上的植被类型设置预设数量的PM2.5浓度观测点；
S21、根据所述观测点的PM2.5浓度确定出该横断面上的任意一点的PM2.5浓度f与该点到过该横断面上两点中一点且与该横断面上两点连线垂直的直线的距离x的关系式
其中，该横断面上两点连线的长度与该横断面长度l相等，所述a1、b1和c1为定义域在0和l/2之间的所述关系式f(x)的系数，所述a2、b2和c2为定义域在l/2和l之间的所述关系式f(x)的系数；
S22、根据上述关系式计算出该横断面上的PM2.5的平均浓度，具体公式如下：
本发明实施例中，假设选取的若干个横断面为横断面A、横断面B、横断面C和横断面D，以横断面A上的PM2.5的平均浓度的计算为例说明若干个横断面上的PM2.5的平均浓度的计算方法。假设横断面A和横断面B上选取的的观测点均为5个，且均为横断面上连线长度为横断面长度的2个点、横断面上距离所述2个点中一点长度分别为四分之一倍、四分之二倍、四分之三倍横断面长度的点。此2个横断面上观测点的PM2.5浓度如下表所示：
下表为林带横断面A和横断面B上观测点的PM2.5浓度
备注：横断面A和横断面B之间的距离为65米。
上表中PM2.5浓度的单位为微克/立方米，位置为观测点距离横断面上连线长度为横断面长度的2个点中一点的距离，单位为米。
根据横断面A上的五个观测点的PM2.5浓度可建立横断面A上的任意一点的PM2.5浓度f与该点到过横断面A上两点中一点且与该横断面A上两点连线垂直的直线的距离x的关系式 由此按照公式
即可确定出横断面A上的PM2.5的平均浓度pa＝111.123微克/立方米。同理可计算出横断面B上的PM2.5的平均浓度pb＝112.823微克/立方米。
可选地，在本发明检测林带内PM2.5质量的方法的另一实施例中，所述根据所述若干个横断面上的PM2.5的平均浓度建立所述若干个横断面中每两个相邻横断面之间的任一个横断面上的PM2.5的平均浓度的表达式，包括：
对于所述若干个横断面中任意两个相邻的横断面A和B，建立所述横断面A和B之间的任一个横断面的宽度g与该任一个横断面和所述横断面A之间的距离z的关系式g(z)＝dz2+ez+t，建立该任一个横断面上的PM2.5的平均浓度h与该任一个横断面和所述横断面A之间的距离z的关系式h(z)＝pa+(pb-pa)*z/m；其中，所述d、e和t为所述关系式g(z)的系数，所述pa为所述横断面A上的PM2.5的平均浓度，所述pb为所述横断面B上的PM2.5的平均浓度，所述m为所述横断面B和所述横断面A之间的距离。
本发明实施例中，仍以前述实施例中的举例为例。以横断面A和横断面B之间的任一个横断面上的PM2.5的平均浓度的表达式的计算为例说明所述若干个横断面中每两个相邻横断面之间的任一个横断面上的PM2.5的平均浓度的表达式的计算方法。根据上表中的数据易建立横断面A和B之间的任一个横断面的宽度g，与该任一个横断面和所述横断面A之间的距离z的关系式g(z)＝-0.0014z2+0.2751z+48，由此可以建立该任一个横断面上的PM2.5的平均浓度h，与该任一个横断面和所述横断面A之间的距离z的关系式h(z)＝111.123+(112.823-111.123)*z/65＝111.123+1.7*z/65。
可选地，在本发明检测林带内PM2.5质量的方法的另一实施例中，所述根据所述若干个横断面中每两个相邻横断面之间的任一个横断面上的PM2.5的平均浓度的表达式计算该两个相邻横断面之间的PM2.5质量，包括：
对于所述若干个横断面中任意两个相邻的横断面A和B，计算出所述横断面A和B之间的PM2.5质量，具体公式如下：
其中，所述n为所述横断面A和B之间林带的平均树高。
本发明实施例中，仍以前述实施例中的举例为例。以横断面A和横断面B之间的PM2.5质量的计算为例说明所述若干个横断面中每两个相邻横断面之间的PM2.5质量。假设横断面A和B之间林带的平均树高为14.2米，则对14.2*g(z)*h(z)进行从0到65的积分，结果即为横断面A和横断面B之间的PM2.5质量。
同理可以计算出所述若干个横断面中每两个相邻横断面之间的PM2.5质量，将计算出的相邻横断面之间的PM2.5质量进行求和，结果即为林带内的PM2.5质量。
可选地，在本发明检测林带内PM2.5质量的方法的另一实施例中，所述选取的横断面的数量大于3，所述预设数量不小于5。
如图3所示，本实施例公开一种检测林带内PM2.5质量的装置，包括：
选取单元1，用于在待检测的林带内选取若干个横断面；其中，所述选取的若干个横断面包括在所述林带两侧选取的横断面和在所述林带中部选取的横断面；
第一计算单元2，用于计算所述若干个横断面上的PM2.5的平均浓度，并根据所述若干个横断面上的PM2.5的平均浓度建立所述若干个横断面中每两个相邻横断面之间的任一个横断面上的PM2.5的平均浓度的表达式；
第二计算单元3，用于根据所述若干个横断面中每两个相邻横断面之间的任一个横断面上的PM2.5的平均浓度的表达式计算该两个相邻横断面之间的PM2.5质量；
第三计算单元4，用于将所述若干个横断面中相邻横断面之间的PM2.5质量进行求和，得到所述林带内的PM2.5质量。
本发明实施例检测林带内PM2.5质量的装置，首先，在待检测的林带内选取若干个横断面，然后，计算所述若干个横断面上的PM2.5的平均浓度，并根据所述若干个横断面上的PM2.5的平均浓度建立所述若干个横断面中每两个相邻横断面之间的任一个横断面上的PM2.5的平均浓度的表达式，接下来，根据所述若干个横断面中每两个相邻横断面之间的任一个横断面上的PM2.5的平均浓度的表达式计算该两个相邻横断面之间的PM2.5质量，最后，将所述若干个横断面中相邻横断面之间的PM2.5质量进行求和，得到所述林带内的PM2.5质量，能够有效的计算出林带内的PM2.5质量。
可选地，参看图4，在本发明检测林带内PM2.5质量的装置的另一实施例中，所述第一计算单元2，包括：
观测点设置子单元20，用于对于所述若干个横断面中的每一个横断面，根据该横断面所对应林带上的植被类型设置预设数量的PM2.5浓度观测点；
第一确定子单元21，用于根据所述观测点的PM2.5浓度确定出该横断面上的任意一点的PM2.5浓度f与该点到过该横断面上两点中一点且与该横断面上两点连线垂直的直线的距离x的关系式 其中，该横断面上两点连线的长度与该横断面长度l相等，所述a1、b1和c1为定义域在0和l/2之间的所述关系式f(x)的系数，所述a2、b2和c2为定义域在l/2和l之间的所述关系式f(x)的系数；
第二计算子单元22，用于根据上述关系式计算出该横断面上的PM2.5的平均浓度，具体公式如下：
可选地，在本发明检测林带内PM2.5质量的装置的另一实施例中，所述第一计算单元，用于对于所述若干个横断面中任意两个相邻的横断面A和B，建立所述横断面A和B之间的任一个横断面的宽度g与该任一个横断面和所述横断面A之间的距离z的关系式g(z)＝dz2+ez+t，建立该任一个横断面上的PM2.5的平均浓度h与该任一个横断面和所述横断面A之间的距离z的关系式h(z)＝pa+(pb-pa)*z/m；其中，所述d、e和t为所述关系式g(z)的系数，所述pa为所述横断面A上的PM2.5的平均浓度，所述pb为所述横断面B上的PM2.5的平均浓度，所述m为所述横断面B和所述横断面A之间的距离。
可选地，在本发明检测林带内PM2.5质量的装置的另一实施例中，所述第二计算单元，用于对于所述若干个横断面中任意两个相邻的横断面A和B，计算出所述横断面A和B之间的PM2.5质量，具体公式如下：
其中，所述n为所述横断面A和B之间林带的平均树高。
可选地，在本发明检测林带内PM2.5质量的装置的另一实施例中，所述选取的横断面的数量大于3，所述预设数量不小于5。
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。
Claims (10)
1.一种检测林带内PM2.5质量的方法，其特征在于，包括：
在待检测的林带内选取若干个横断面；其中，所述选取的若干个横断面包括在所述林带两侧选取的横断面和在所述林带中部选取的横断面；
计算所述若干个横断面上的PM2.5的平均浓度，并根据所述若干个横断面上的PM2.5的平均浓度建立所述若干个横断面中每两个相邻横断面之间的任一个横断面上的PM2.5的平均浓度的表达式；
根据所述若干个横断面中每两个相邻横断面之间的任一个横断面上的PM2.5的平均浓度的表达式计算该两个相邻横断面之间的PM2.5质量；
将所述若干个横断面中相邻横断面之间的PM2.5质量进行求和，得到所述林带内的PM2.5质量。
2.根据权利要求1所述的检测林带内PM2.5质量的方法，其特征在于，所述计算所述若干个横断面上的PM2.5的平均浓度，包括：
对于所述若干个横断面中的每一个横断面，根据该横断面所对应林带上的植被类型设置预设数量的PM2.5浓度观测点；
根据所述观测点的PM2.5浓度确定出该横断面上的任意一点的PM2.5浓度f与该点到过该横断面上两点中一点且与该横断面上两点连线垂直的直线的距离x的关系式
其中，该横断面上两点连线的长度与该横断面长度l相等，所述a1、b1和c1为定义域在0和l/2之间的所述关系式f(x)的系数，所述a2、b2和c2为定义域在l/2和l之间的所述关系式f(x)的系数；
根据上述关系式计算出该横断面上的PM2.5的平均浓度，具体公式如下：
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</mfrac>
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<mi>x</mi>
<mo>.</mo>
</mrow>
3.根据权利要求1或2所述的检测林带内PM2.5质量的方法，其特征在于，所述根据所述若干个横断面上的PM2.5的平均浓度建立所述若干个横断面中每两个相邻横断面之间的任一个横断面上的PM2.5的平均浓度的表达式，包括：
对于所述若干个横断面中任意两个相邻的横断面A和B，建立所述横断面A和B之间的任一个横断面的宽度g与该任一个横断面和所述横断面A之间的距离z的关系式g(z)＝dz2+ez+t，建立横断面A和B之间的任一个横断面上的PM2.5的平均浓度h与该横断面A和B之间的任一个横断面和所述横断面A之间的距离z的关系式h(z)＝pa+(pb-pa)*z/b；其中，所述d、e和t为所述关系式g(z)的系数，所述pa为所述横断面A上的PM2.5的平均浓度，所述pb为所述横断面B上的PM2.5的平均浓度，所述b为所述横断面B和所述横断面A之间的距离。
4.根据权利要求3所述的检测林带内PM2.5质量的方法，其特征在于，所述根据所述若干个横断面中每两个相邻横断面之间的任一个横断面上的PM2.5的平均浓度的表达式计算该两个相邻横断面之间的PM2.5质量，包括：
对于所述若干个横断面中任意两个相邻的横断面A和B，计算出所述横断面A和B之间的PM2.5质量，具体公式如下：
<mrow>
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其中，所述n为所述横断面A和B之间林带的平均树高，a取值为0，b取值为横断面A和B之间的距离。
5.根据权利要求2所述的检测林带内PM2.5质量的方法，其特征在于，所述选取的横断面的数量大于3，所述预设数量不小于5。
6.一种检测林带内PM2.5质量的装置，其特征在于，包括：
选取单元，用于在待检测的林带内选取若干个横断面；其中，所述选取的若干个横断面包括在所述林带两侧选取的横断面和在所述林带中部选取的横断面；
第一计算单元，用于计算所述若干个横断面上的PM2.5的平均浓度，并根据所述若干个横断面上的PM2.5的平均浓度建立所述若干个横断面中每两个相邻横断面之间的任一个横断面上的PM2.5的平均浓度的表达式；
第二计算单元，用于根据所述若干个横断面中每两个相邻横断面之间的任一个横断面上的PM2.5的平均浓度的表达式计算该两个相邻横断面之间的PM2.5质量；
第三计算单元，用于将所述若干个横断面中相邻横断面之间的PM2.5质量进行求和，得到所述林带内的PM2.5质量。
7.根据权利要求6所述的检测林带内PM2.5质量的装置，其特征在于，所述第一计算单元，包括：
观测点设置子单元，用于对于所述若干个横断面中的每一个横断面，根据该横断面所对应林带上的植被类型设置预设数量的PM2.5浓度观测点；
第一确定子单元，用于根据所述观测点的PM2.5浓度确定出该横断面上的任意一点的PM2.5浓度f与该点到过该横断面上两点中一点且与该横断面上两点连线垂直的直线的距离x的关系式 其中，该横断面上两点连线的长度与该横断面长度l相等，所述a1、b1和c1为定义域在0和l/2之间的所述关系式f(x)的系数，所述a2、b2和c2为定义域在l/2和l之间的所述关系式f(x)的系数；
第二计算子单元，用于根据上述关系式计算出该横断面上的PM2.5的平均浓度，具体公式如下：
<mrow>
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8.根据权利要求6或7所述的检测林带内PM2.5质量的装置，其特征在于，所述第一计算单元，用于对于所述若干个横断面中任意两个相邻的横断面A和B，建立所述横断面A和B之间的任一个横断面的宽度g与该任一个横断面和所述横断面A之间的距离z的关系式g(z)＝dz2+ez+t，建立横断面A和B之间的任一个横断面上的PM2.5的平均浓度h与该横断面A和B之间的任一个横断面和所述横断面A之间的距离z的关系式h(z)＝pa+(pb-pa)*z/b；其中，所述d、e和t为所述关系式g(z)的系数，所述pa为所述横断面A上的PM2.5的平均浓度，所述pb为所述横断面B上的PM2.5的平均浓度，所述b为所述横断面B和所述横断面A之间的距离。
9.根据权利要求8所述的检测林带内PM2.5质量的装置，其特征在于，所述第二计算单元，用于对于所述若干个横断面中任意两个相邻的横断面A和B，计算出所述横断面A和B之间的PM2.5质量，具体公式如下：
其中，所述n为所述横断面A和B之间林带的平均树高，a取值为0，b取值为横断面A和B之间的距离。
10.根据权利要求7所述的检测林带内PM2.5质量的装置，其特征在于，所述选取的横断面的数量大于3，所述预设数量不小于5。
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| PM2.5特征及森林植被对其调控研究进展;吴海龙等;《中国水土保持科学》;20121231;第10卷(第6期);第116-122页 * |
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