CN111489060B - 一种高时空分辨率交通源排放清单制备方法 - Google Patents

一种高时空分辨率交通源排放清单制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种高时空分辨率交通源排放清单制备方法。该方法包括：步骤1：获取目标城市的街道路网组成信息；步骤2：获取街道各路段的交通流量信息；步骤3：根据所述街道各路段的交通流量信息，计算每小时各类车辆在各路段的交通流量；步骤4：根据所述每小时各类车辆在各路段的交通流量，计算不同使用年限车辆污染物排放量。本发明考虑了道路路网结构、机动车类型以及交通变化状况三个因素，获取逐小时机动车行驶变化情况，进行区域内机动车污染物排放清单编制，能够制备街道尺度逐小时的交通源污染物排放清单。

Description

一种高时空分辨率交通源排放清单制备方法
技术领域
本发明涉及地理信息和资源环境技术领域，可用于空气质量数值模拟、大气污染防治与空气质量精细化管理，尤其涉及一种高时空分辨率交通源排放清单制备方法。
背景技术
机动车污染物排放是影响城市空气质量的主要原因之一，交通源排放清单是对机动车排放污染物的量化，编制高时空分辨率的交通污染物排放清单能够精细化评估交通污染物排放，量化机动车污染物排放时空分布，实现对城市空气质量的精细化模拟。
从影响因素来看，交通源污染物排放受到城市道路路网组成(路网节点、路段长度、路段车道数量、道路级别)、机动车状况(各年保有量、使用年限、燃料标准、车辆类型)、行驶状况(车速、车流量、通过路段时间)等诸多因素的影响。然而当前交通源排放清单大都仅考虑部分因素，并且使用年均统计数据进行交通源排放清单编制，使得现有方法(亓浩雲,樊守彬,王凯.北京市不同功能区机动车排放特征研究[J].环境污染与防治,2019,41(9):1056-1063.金嘉欣,孙世达,王芃,林应超,王婷,吴琳,魏宁,常俊雨,毛洪钧.辽宁省2000-2030年机动车排放清单及情景分析[J].环境科学,2020,41(2):665-673.宋晓伟,郝永佩,朱晓东.长三角城市群机动车污染物排放清单建立及特征研究[J].环境科学学报,2020,40(1):90-101)编制的交通源排放清单时空分辨率低、准确性差，且更新滞后，主要存在以下问题：
(1)交通数据多采用统计年鉴数据，该数据并没有真实的交通流信息，未考虑区域内道路路网组成对交通排放的影响。
(2)大多采用机动车典型城市行驶工况(30km/h)，未考虑不同路段在不同的形式工况下可导致污染物排放存在差别。
(3)主要研究区域内交通污染排放，多集中于区域污染物排放总量的变化，未考虑区域内不同路段不同时刻污染排放的时空差异。
发明内容
为解决现有方法编制的交通源排放清单时空分辨率低、准确性差，且更新滞后的问题，本发明提供一种高时空分辨率交通源排放清单制备方法。
本发明提供的高时空分辨率交通源排放清单制备方法，包括：
步骤1：获取目标城市的街道路网组成信息；
步骤2：获取街道各路段的交通流量信息；
步骤3：根据所述街道各路段的交通流量信息，计算每小时各类车辆在各路段的交通流量；
步骤4：根据所述每小时各类车辆在各路段的交通流量，计算不同使用年限车辆污染物排放量。
进一步地，所述街道路网组成信息包括：不同道路级别的道路的长度、宽度和车道数量。
进一步地，步骤2包括：
收集目标区域内各类别道路的交通视频数据；
根据所述交通视频数据，采用动态目标跟踪的方法计算得到街道各路段的交通流量信息。
进一步地，所述街道各路段的交通流量信息为：
Figure BDA0002420370860000021
其中，
Figure BDA0002420370860000022
是使用了k年的j类车辆在i路段行驶的车流量，Qi是i路段内的交通流量，VCi,j是行驶在i路段内j类车辆的比例，Agej,k是使用了k年的j类车辆的年龄分布。
进一步地，所述每小时各类车辆在各路段的交通流量为：
Figure BDA0002420370860000023
其中，Fi,j,k,l是使用了k年的j类车辆在l时刻行驶在路段i的流量，TFj,l是一周内l时刻j类车辆行驶数量所占比重。
进一步地，所述不同使用年限车辆污染物排放量为：
EHi,j,k,l,m＝Fi,j,k,l·Li·EF(Vi,l)j,k,m·DEj,k (3)
其中，EHi,j,k,l,m是指使用了k年的j类车辆在l时刻行驶在i路段内所排放的污染物m的量，Li是i路段的长度，EF(Vi,l)j,k,m是使用了k年的j类车辆在l时刻行驶在i路段内排放的污染物m的排放系数，DFj,k是使用了k年的j类车辆的退化系数。
本发明的有益效果：
本发明提供的高时空分辨率交通源排放清单制备方法，综合考虑了道路路网结构、机动车类型和交通变化状况3个重要因素，采用交通视频数据处理获取高时空分辨率的道路交通流信息，获取机动车流量信息的精确变化，同时结合道路路网结构，应用交通排放清单编制模型，估算任意时刻任意路段机动车排放的污染物数量，进而获取高时空分辨率的交通源污染物排放清单。
本发明中，(1)应用交通视频数据，能够获取道路交通情况的实时变化，为清单编制提供准确的道路交通流变化信息。(2)综合机动车使用年限以及燃料类型，能够准确计算不同类别机动车在不同行驶工况下的污染物排放系数，为交通源污染物排放清单编制提供基础。(3)结合区域道路路网结构，考虑不同道路组成结构之间的差异性，量化不同道路级别对机动车污染物排放造成的影响，从而提高交通源污染物排放清单的精度。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种高时空分辨率交通源排放清单制备方法的流程示意图之一；
图2为本发明实施例提供的一种高时空分辨率交通源排放清单制备方法的流程示意图之二。
具体实施方式
为使本发明的目的、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，本发明实施例提供一种高时空分辨率交通源排放清单制备方法，包括以下步骤：
S101：获取目标城市的街道路网组成信息；
具体地，根据道路通行量与时速规划目标，城市道路可分为快速路、主干道、次干道和支路4种类型。由于机动车在不同道路级别的行驶工况不同，导致机动车在不同道路上的污染物排放具有较大的时空差异。因此，城市的街道路网组成信息是影响交通源排放量的关键因素。
S102：获取街道各路段的交通流量信息；
S103：根据所述街道各路段的交通流量信息，计算每小时各类车辆在各路段的交通流量；
具体地，根据车辆使用用途，机动车可分为载货汽车和载客汽车两类，载客汽车又可根据车长和载客数量划分为微型、小型、中型和大型4类；载货汽车依据车长和载货量可分为低速、微型、轻型、中型和重型5类。不同规格的机动车在相同行驶工况下，污染物的排放系数有所不同。另外，根据车辆采用的燃料类型可分为汽油车、柴油车和其他燃料车(天然气、液化天然气和液化石油气等)。在此基础上，根据机动车污染物排放控制水平，又可划分为国一前、国一、国二、国三、国四、国五和国六，不同控制水平的机动车污染物排放系数具有一定差异。因此，本实施例通过计算每小时不同类型的车辆在不同路段的交通流量，便于后续分别计算各类车辆的污染物排放量。
S104：根据所述每小时各类车辆在各路段的交通流量，计算不同使用年限车辆污染物排放量。
本发明实施例提供的高时空分辨率交通源排放清单制备方法，考虑了道路路网结构、机动车类型以及交通变化状况三个因素，获取逐小时机动车行驶变化情况，进行区域内机动车污染物排放清单编制，能够制备街道尺度逐小时的交通源污染物排放清单。
在上述实施例的基础上，如图2所示，本发明实施例还提供一种高时空分辨率交通源排放清单制备方法，包括以下步骤：
S201：获取目标城市的街道路网组成信息；
具体地，所述街道路网组成信息包括：不同道路级别的道路的长度、宽度和车道数量。
S202：获取街道各路段的交通流量信息；
具体地，首先收集目标区域内各类别道路的交通视频数据；
然后根据该交通视频数据，采用动态目标跟踪的方法计算得到街道各路段的交通流量信息，包括车辆类型、交通流量、平均车速信息：
Figure BDA0002420370860000051
其中，
Figure BDA0002420370860000052
是使用了k年的j类车辆在i路段行驶的车流量(辆/小时)，Qi是i路段内的交通流量(辆/小时)，VCi,j是行驶在i路段内j类车辆的比例，Agej,k是使用了k年的j类车辆的年龄分布。
S203：根据所述街道各路段的交通流量信息，计算每小时各类车辆在各路段的交通流量；
具体地，所述每小时各类车辆在各路段的交通流量为：
Figure BDA0002420370860000053
其中，Fi,j,k,l是使用了k年的j类车辆在l时刻行驶在路段i的流量(辆/小时)，TFj,l是一周内l时刻j类车辆行驶数量所占比重。
S204：根据所述每小时各类车辆在各路段的交通流量，计算不同使用年限车辆污染物排放量。
具体地，所述不同使用年限车辆污染物排放量为：
EHi,j,k,l,m＝Fi,j,k,l·Li·EF(Vi,l)j,k,m·DFj,k (3)
其中，EHi,j,k,l,m是指使用了k年的j类车辆在l时刻行驶在i路段内所排放的污染物m的量(mg/h)，Li是i路段的长度(km)，EF(Vi,l)j,k,m是使用了k年的j类车辆在l时刻行驶在i路段内排放的污染物m的排放系数，DFj,k是使用了k年的j类车辆的退化系数。在实际应用中，排放系数可以采用生态环境部颁布的《道路机动车大气污染物排放清单编制技术指南》的排放因子。
本发明实施例结合交通视频信息，获取逐小时机动车行驶变化情况，采用生态环境部颁布的《道路机动车大气污染物排放清单编制技术指南》的排放因子，考虑了道路路网结构、机动车类型以及交通变化状况三个因素，进行区域内机动车污染物排放清单编制，能够制备街道尺度逐小时的交通源污染物排放清单。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (1)

1.一种高时空分辨率交通源排放清单制备方法，其特征在于，包括：
步骤1：获取目标城市的街道路网组成信息，所述街道路网组成信息包括：不同道路级别的道路的长度、宽度和车道数量；其中，城市道路的级别分为快速路、主干道、次干道和支路4种类型；
步骤2：获取街道各路段的交通流量信息，包括：收集目标区域内各类别道路的交通视频数据；根据所述交通视频数据，采用动态目标跟踪的方法计算得到街道各路段的交通流量信息，所述街道各路段的交通流量信息为：
Figure FDA0002980479310000011
其中，
Figure FDA0002980479310000012
是使用了k年的j类车辆在i路段行驶的车流量，Qi是i路段内的交通流量，VCi,j是行驶在i路段内j类车辆的比例，Agej,k是使用了k年的j类车辆的年龄分布；
步骤3：根据所述街道各路段的交通流量信息，计算每小时各类车辆在各路段的交通流量；所述每小时各类车辆在各路段的交通流量为：
Figure FDA0002980479310000013
其中，Fi,j,k,l是使用了k年的j类车辆在l时刻行驶在路段i的流量，TFj,l是一周内l时刻j类车辆行驶数量所占比重；
步骤4：根据所述每小时各类车辆在各路段的交通流量，计算不同使用年限车辆污染物排放量；所述不同使用年限车辆污染物排放量为：
EHi,j,k,l,m＝Fi,j,k,l·Li·EF(Vi,l)j,k,m·DFj,k (3)
其中，EHi,j,k,l,m是指使用了k年的j类车辆在l时刻行驶在i路段内所排放的污染物m的量，Li是i路段的长度，EF(Vi,l)j,k,m是使用了k年的j类车辆在l时刻行驶在i路段内排放的污染物m的排放系数，DFj,k是使用了k年的j类车辆的退化系数。
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