CN110389393B - 一种综合观测逆温层扰动的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种综合观测逆温层扰动的方法，通过建立卫星遥测采集高度大于2km的污染物浓度，通过无人机观测高度为0.5km至2km之间的气象参数，通过移动雷达观测车观测高度小于0.5km的气象参数，并将所有信息发送至地面观测站，地面观测站将采集的数据组合为预定区域内逆温层的扰动情况。本发明能够全方位、立体化对逆温层扰动后各项数据进行实时、稳定的观测；能够在同一时间准确提供出预定区域内地面和中高空大气温湿度、能见度和污染物的变化和分布情况，在城市大气综合治理方面应用广泛。

Description

一种综合观测逆温层扰动的方法
技术领域
本发明属于逆温层观测领域，具体涉及一种综合观测逆温层扰动的方法。
背景技术
逆温层被扰动和破坏后，如何精准实时观测逆温层被扰动的范围和污染物的变化情况，一直是个难题。
现有技术存在以下缺陷和不足：
1、利用地面环保观测基站观测污染物变化情况，此方法观测范围较小，仅仅局限于近地面空气污染物变化情况，对于较大尺度下的观测鞭长莫及。
2、利用无人机和气球挂在观测设备观测中高空能见度和大气污染物变化，但无人机飞行高度受限，气球一直处于上升状态，观测数据不稳定，所以，此方法也具有很强局限性。
3、卫星遥测遥感技术观测，此方法适用于大尺度下观测高空污染物变化和分布情况。
目前，市场上还没有一种综合性的城市污染物观测方案。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种综合观测逆温层扰动的方法，本发明为一种综合性的城市大气污染物观测方案，集近地面、中高空、高空观测于一体，实时立体观测污染物数据变化情况。
为了达到上述目的，本发明包括以下步骤：
步骤一，建立卫星遥测观测预定区域内距地高度大于2km的污染物浓度，并发送至地面观测站；
建立无人机观测预定区域内距地高度为0.5km至2km之间的气象参数进行测定，并发送至地面观测站；
设立移动雷达观测车观测预定区域内距地高度小于0.5km的气象参数进行测点，并发送至地面观测站；
步骤二，地面观测站将卫星遥测、无人机观测和雷达观测车采集的数据综合应用于预定区域内逆温层的扰动情况。
卫星遥测观测用于全天候观测污染物的地面浓度以及时间变化，地面观测站通过采样分析污染物的化学成分。
无人机上装载测量设备，用于对气象参数温度、湿度和压强进行测定。
移动雷达观测车采用走航观测车和户外高频激光雷达，走航观测车上装载有车载式气溶胶激光雷达和测风激光雷达。
户外高频激光雷达以激光为光源，发射532nm波长激光，接收大气气溶胶和云的后向散射信号，通过接收后向散射平行、垂直偏振信号光，分析其消光、退偏振特性，解析出大气气溶胶粒子和云的有关信息。
测风激光雷达通过对气溶胶示踪物的运动特征测量，来间接获取大气风场分布，根据多普勒频移计算出气溶胶颗粒的相对于光束方向的运动速度，从而得到气溶胶沿光束方向上的风速分量。
与现有技术相比，本发明通过建立卫星遥测采集高度大于2km的污染物浓度，通过无人机观测高度为0.5km至2km之间的气象参数，通过移动雷达观测车观测高度小于0.5km的气象参数，并将所有信息发送至地面观测站，地面观测站将采集的数据组合为预定区域内逆温层的扰动情况。本发明能够全方位、立体化对逆温层扰动后各项数据进行实时、稳定的观测；能够在同一时间准确提供出预定区域内地面和中高空大气温湿度、能见度和污染物的变化和分布情况，在城市大气综合治理方面应用广泛。
附图说明
图1为无人机飞行线路示意图；
图2为观测设备布置俯视平面图；
图3为试验地区气溶胶光学厚度(数据来源：日本葵花8号卫星，空间分辨率5km)；
图4为移动雷达观测车采集的地面PM2.5变化图；
图5为激光雷达测量边界层高度变化图；
图6为激光雷达测量消光系数变化图；
图7为无人机观测扰动区风速示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
本发明包括以下步骤：
步骤一，建立卫星遥测观测预定区域内距地高度大于2km的污染物浓度，并发送至地面观测站；卫星遥测观测用于全天候观测污染物的地面浓度以及时间变化，地面观测站通过采样分析污染物的化学成分，以及进一步研究气溶胶颗粒物的来源并最终提出合理的排放控制建议。但是由于地面观测点有限、仪器设施一般比较昂贵，无人机观测高度覆盖不全这种方法只能在有限的地面站点进行，不可能得到良好的空间覆盖和三维空间分布信息，难以对污染物来源、污染物变化趋势进行宏观分析和提出解决区域污染问题适当的控制方案。利用卫星遥感可以弥补地面观测的不足。卫星遥感具有覆盖范围广、空间分辨率高、时效性强、覆盖频次高、区域性差异大等特点，基于现有技术，完全能够满足大尺度下的气溶胶监测。
建立无人机观测预定区域内距地高度为0.5km至2km之间的气象参数进行测定，并发送至地面观测站；无人机上装载测量设备，用于对气象参数温度、湿度和压强进行测定。可解决在空中长时间、大区域、连续监测的天气变化，并可得到高精度测量结果。
设立移动雷达观测车观测预定区域内距地高度小于0.5km的气象参数进行测点，并发送至地面观测站；移动雷达观测车采用走航观测车和户外高频激光雷达，走航观测车上装载有车载式气溶胶激光雷达和测风激光雷达。户外高频激光雷达以激光为光源，发射532nm波长激光，接收大气气溶胶和云的后向散射信号，通过接收后向散射平行、垂直偏振信号光，分析其消光、退偏振特性，解析出大气气溶胶粒子和云的有关信息。测风激光雷达通过对气溶胶示踪物的运动特征测量，来间接获取大气风场分布，根据多普勒频移计算出气溶胶颗粒的相对于光束方向的运动速度，从而得到气溶胶沿光束方向上的风速分量。通过对目标空域的扫描测量，采集各扫描点的径向速度，并根据这些数据进行反演计算，就可以得到扫描空域的三维风场分布。
步骤二，地面观测站将卫星遥测、无人机观测和雷达观测车采集的数据组合为预定区域内逆温层的扰动情况。
无人机遥感技术作为地面、卫星遥感的有效补充，具有其他遥感技术无法比拟的独特优势，其主要表现在：
(1)快速响应
无人机系统运输便利、升空准备时间短、操作简单，可快速到达监测区域，机载高精度遥感载荷可以在1-2小时内快速获取遥感监测结果。
(2)图像分辨率高
无人机遥感获取图像的空间分辨率达到分米级，适于1:500或更大比例遥感应用的需求。无人机搭载的高精度数码成像设备还具备大面积覆盖、垂直或者倾斜成像的能力。
(3)自主性强
无人机可按照预定飞行航线自主飞行、拍摄，航线控制精度高。高度控制精度一般优于10m，速度范围从70km/h至160km/h，均可平稳飞行，适应不同的遥感任务。
(4)操作简单
飞行操作自动化、智能化程度高，操作简单，并有故障自动诊断及显示功能，便于掌握和培训；一旦遥控失灵或者出现其他故障，可自动返航到起飞点上空，盘旋等待。若故障解除，则按地面人员控制继续飞行，否则自动开伞回收。
无人机遥感作为一项空间数据采集的重要手段,具有续航时间长、影像实时传输、高危地区探测、成本低、机动灵活等优点,广泛应用于多个领域。
参见图1，无人机的飞行路线为从0.5km到2.0km高度，每隔250m进行测量。
实施例：
参见图2，本发明的观测流程如表1所示。
表1观测操作流程
Figure BDA0002151284080000051
测试时间确定后，必须按照测试过程要求进行准备，进入正式试验环节，按如下进度进行：
第一天：完成所有测试准备工作，对仪器设备进行校验，对试验内容、时间分配和路线等进行确定和磨合。
扰流设备试机，以60％、80％和100％的功率各运行半个小时；
第二天：扰流设备以60％的功率运行，各仪器设备以第一天确定的成熟方案进行观测；
第三天：扰流设备以80％的功率运行，各仪器设备按优化后方案进行观测；
第四天：扰流设备以100％的功率运行，各仪器设备按优化后方案进行观测；
第五天：扰流设备以60％的功率运行，各仪器设备按优化后方案进行观测；
第六天：扰流设备以80％的功率运行，各仪器设备按优化后方案进行观测；
第七天：扰流设备以100％的功率运行，各仪器设备按优化后方案进行观测。
本方法能够全方位、立体化对逆温层扰动后各项数据进行实时、稳定的观测；能够在同一时间准确提供出某地区近地面和中高空大气温湿度、能见度和污染物的变化和分布情况，在城市大气综合治理方面应用广泛。
表1、主要观测设备与观测要素列表
Figure BDA0002151284080000061
参见图3，该图展现了航发器在城区西北角作业后，卫星监测显示气溶胶光学厚度西北边明显变小，而东南方仍然保持相对较高，卫星遥感观测适用于大尺度下观测高空污染物变化和分布情况，但对于近地面层空间分辨率精度有限，能够满足大尺度下的气溶胶监测，同时可做定点反演计算。
参见图4，移动雷达观测车观测预定区域内距地高度小于0.5km的气象参数进行测点，图4展现了航发器作业后，试验地区国家地面Pm2.5监测站数据显示Pm2.5浓度明显变小。
参见图5和图6，户外高频激光雷达以激光为光源，接收大气气溶胶和云的后向散射信号，通过接收后向散射平行、垂直偏振信号光，分析其消光、退偏振特性，解析出大气气溶胶粒子和云的有关信息。
参见图7，试验地无人机飞越扰动区风速测量，无人机观测预定区域内距地高度为0.5km至2km之间的气象参数进行测定。

Claims (4)

1.一种综合观测逆温层扰动的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，建立卫星遥测观测预定区域内距地高度大于2km的污染物浓度，并发送至地面观测站；
建立无人机观测预定区域内距地高度为0.5km至2km之间的气象参数测定，并发送至地面观测站；
设立移动雷达观测车观测预定区域内距地高度小于0.5km的气象参数进行测点，并发送至地面观测站；
移动雷达观测车采用走航观测车和户外高频激光雷达，走航观测车上装载有车载式气溶胶激光雷达和测风激光雷达；
户外高频激光雷达以激光为光源，发射532nm波长激光，接收大气气溶胶和云的后向散射信号，通过接收后向散射平行、垂直偏振信号光，分析其消光、退偏振特性，解析出大气气溶胶粒子和云的有关信息；
步骤二，地面观测站将卫星遥测、无人机观测和雷达观测车采集的数据综合应用于预定区域内逆温层的扰动情况。
2.根据权利要求1所述的一种综合观测逆温层扰动的方法，其特征在于，卫星遥测观测用于全天候观测污染物的地面浓度以及时间变化，地面观测站通过采样分析污染物的化学成分。
3.根据权利要求1所述的一种综合观测逆温层扰动的方法，其特征在于，无人机上装载测量设备，用于对气象参数温度、湿度和压强进行测定。
4.根据权利要求1所述的一种综合观测逆温层扰动的方法，其特征在于，测风激光雷达通过对气溶胶示踪物的运动特征测量，来间接获取大气风场分布，根据多普勒频移计算出气溶胶颗粒的相对于光束方向的运动速度，从而得到气溶胶沿光束方向上的风速分量。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101236721B1 (ko) * 2012-03-30 2013-03-08 대한민국 기상 관측 장비의 분리 관측 방법 및 시스템
CN108805368A (zh) * 2018-09-06 2018-11-13 天津珞雍空间信息研究院有限公司 一种基于空天地一体化的大气环境智能化管理系统

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101236721B1 (ko) * 2012-03-30 2013-03-08 대한민국 기상 관측 장비의 분리 관측 방법 및 시스템
CN108805368A (zh) * 2018-09-06 2018-11-13 天津珞雍空间信息研究院有限公司 一种基于空天地一体化的大气环境智能化管理系统

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