基于遥感数据的大气污染源追踪监测系统

技术领域

本发明涉及大气污染环境监测技术领域，特别是涉及基于遥感数据的大气污染源追踪监测系统。

背景技术

如今大气污染问题已经成为当今社会最为严重的问题，为此，需要大幅度加强对大气污染的监测和治理，利用卫星遥感对大气污染源进行追踪定位是解决该问题的主要方法。

上述主要方法分为两种，一种是通过卫星遥感进行污染物的识别、成分分析为基础，追踪成分变化原因，以达到寻找污染源的目的，进而根据污染源进行监测分析。另一种是基于传感数据结合卫星遥感进行在线监测，在该方式下，对大气污染源的实时在线监测,通过对污染监测数据的采集、传输、统计、分析等,实现污染源监测数据的统一管理，但上述利用卫星遥感对大气污染源进行追踪定位时，存在着定位所需时间过长、精度较低等问题，在这种情况下，如何有效的提出提高追踪效率和成功率的方法成为当今社会亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供了基于遥感数据的大气污染源追踪监测系统，以解决上述现有技术存在的问题，通过构建污染物扩散趋势模型和污染源定位模型以及污染源排放指标，能够快速且准确的实现大气污染源追踪监测。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

基于遥感数据的大气污染源追踪监测系统，包括：

数据获取模块、污染源定位模块和污染源分析模块；

所述数据获取模块，用于获取卫星遥感数据；

所述污染源定位模块，用于通过获取的卫星遥感数据，确定待监测区域，基于所述待监测区域，获取大气污染源状态，构建污染物扩散趋势模型，定位大气污染源；

所述污染源分析模块，用于构建大气污染源排放指标，根据所述大气污染源排放指标对定位后的所述大气污染源进行筛选，获取不符合排放标准的大气污染源，并及时发出警报；

所述数据获取模块、所述污染源定位模块和所述污染源分析模块依次连接。

可选地，所述污染源定位模块包括：

区域获取子模块、模型构建子模块和定位子模块；

所述区域获取子模块，用于通过所述卫星遥感数据，确定大气污染物分布，通过激光雷达监测大气污染物分布的时间数据和空间数据，确定待监测区域；

所述模型构建子模块，用于基于所述待监测区域，获取大气污染源状态，构建污染物扩散趋势模型；

所述定位子模块，用于通过所述污染物扩散趋势模型，定位大气污染源；

所述区域获取子模块、所述模型构建子模块和所述定位子模块依次连接。

可选地，所述激光雷达的检测模式包括：平视模式；

所述平视模式，用于根据大气气溶胶分布情况，查找大气污染源区域的位置，并绘制待测区域污染源地图。

可选地，所述污染物扩散趋势模型为：

其中，A为污染物扩散趋势，B为大气污染源释放速度，C为大气污染中污染物浓度，dτ为大气污染源释放时间，(ε，η)为大气污染源位置，D为大气污染源扩散系数。

可选地，所述定位子模块包括：

特征提取单元和定位单元；

所述特征提取单元，用于根据所述污染物扩散趋势模型，确定大气污染源的组成成分，通过所述组成成分，提取大气污染源的污染特征；

所述定位单元，用于构建污染源定位模型，将提取的污染特征输入所述污染源定位模型，定位大气污染源；

所述特征提取单元和所述定位单元连接。

可选地，所述定位单元包括：

参数获取子单元、模型构建子单元和定位子单元；

所述参数获取子单元，用于设置萤火虫的子群数量和萤火虫的总个数，随机生成每个萤火虫的起始位置，获取所述萤火虫的进化空间位置，基于所述进化空间位置，确定萤火虫的吸引度，通过所述吸引度，获取萤火虫的更新后的空间位置；

所述模型构建子单元，用于通过所述起始位置、所述吸引度和所述更新后的空间位置，构建所述污染源定位模型；

所述定位子单元，用于将提取的污染特征输入所述污染源定位模型，定位大气污染源；

所述参数获取子单元、所述模型构建子单元和所述定位子单元连接。

可选地，所述污染源分析模块包括：

指标构建子模块和判断子模块；

所述指标构建子模块，用于获取定位后的所述大气污染源的污染类型，提取定位后的所述大气污染源的污染关联数据，通过所述污染关联数据，获取所述大气污染源排放指标；

所述判断子模块,用于根据所述大气污染源排放指标对定位后的所述大气污染源进行筛选，获取不符合排放标准的大气污染源，并及时发出警报；

所述指标构建子模块和所述判断子模块连接。

可选地，所述指标构建子模块包括：

关联数据获取单元和指标构建单元；

所述关联数据获取单元，用于获取定位后的所述大气污染源的污染类型，提取定位后的所述大气污染源的污染关联数据；

所述指标构建单元，用于对所述污染关联数据进行分析，获取污染活跃度，设置大气污染源的污染权重，对所述污染活跃度和污染权重进行计算，获取所述大气污染源排放指标；

所述关联数据获取单元和所述指标构建单元连接。

本发明的有益效果为：

本发明通过污染源定位模块，确定待检测区域，构建污染物扩散趋势模型，从而有效地监测出大气污染源的扩散趋势，进一步提取大气污染源的污染特征，构建污染源定位模型，将污染特征输入污染源定位模型，能够快速且准确的实现大气污染源追踪监测。

本发明通过构建大气污染源排放指标，对定位后的所述大气污染源进行筛选，提高了大气污染源检测的准确性和效率，实现了对大气污染源检测的实时性，为发现异常大气污染源并及时对异常的大气污染源进行处理提供了方便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的基于遥感数据的大气污染源追踪监测系统示意图。

具体实施方式

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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明公开了基于遥感数据的大气污染源追踪监测系统，包括：数据获取模块、污染源定位模块和污染源分析模块；数据获取模块，用于获取卫星遥感数据；污染源定位模块，用于通过获取的卫星遥感数据，确定待监测区域，基于待监测区域，获取大气污染源状态，构建污染物扩散趋势模型，定位大气污染源；污染源分析模块，用于构建大气污染源排放指标，根据大气污染源排放指标对定位后的大气污染源进行筛选，获取不符合排放标准的大气污染源，并及时发出警报；数据获取模块、污染源定位模块和污染源分析模块依次连接。

污染源定位模块包括：区域获取子模块、模型构建子模块和定位子模块；区域获取子模块，用于通过卫星遥感数据，确定大气污染物分布，通过激光雷达监测大气污染物分布的时间数据和空间数据，确定待监测区域；模型构建子模块，用于基于待监测区域，获取大气污染源状态，构建污染物扩散趋势模型；定位子模块，用于通过污染物扩散趋势模型，定位大气污染源；区域获取子模块、模型构建子模块和定位子模块依次连接。

激光雷达的检测模式包括：平视模式；平视模式，用于根据大气气溶胶分布情况，查找大气污染源区域的位置，并绘制待测区域污染源地图。

构建污染物扩散趋势模型的方法为：

其中，A为污染物扩散趋势，B为大气污染源释放速度，C为大气污染中污染物浓度，dτ为大气污染源释放时间，(ε，η)为大气污染源位置，D为大气污染源扩散系数。

定位子模块包括：特征提取单元和定位单元；特征提取单元，用于根据污染物扩散趋势模型，确定大气污染源的组成成分，通过组成成分，提取大气污染源的污染特征；定位单元，用于构建污染源定位模型，将提取的污染特征输入污染源定位模型，定位大气污染源；特征提取单元和定位单元连接。

确定大气污染源的组成成分的方法为：

其中，p(x y)为大气污染源后验概率估计值，h为污染源水深，δ为监测到大气污染源延迟的时间间隔，l

提取大气污染源的污染特征的方法为：

其中，β

定位单元包括：参数获取子单元、模型构建子单元和定位子单元；参数获取子单元，用于设置萤火虫的子群数量和萤火虫的总个数，随机生成每个萤火虫的起始位置，获取萤火虫的进化空间位置，基于进化空间位置，确定萤火虫的吸引度，通过吸引度，获取萤火虫的更新后的空间位置；模型构建子单元，用于通过起始位置、吸引度和更新后的空间位置，构建污染源定位模型；定位子单元，用于将提取的污染特征输入污染源定位模型，定位大气污染源；参数获取子单元、模型构建子单元和定位子单元连接。

构建污染源定位模型的方法为：

其中，n为萤火虫子群数量，m为萤火虫的总个数，s为大气污染源追踪集合，erfc(λ)为大气污染源追踪代价的总和。

污染源分析模块包括：指标构建子模块和判断子模块；指标构建子模块，用于获取定位后的大气污染源的污染类型，提取定位后的大气污染源的污染关联数据，通过污染关联数据，获取大气污染源排放指标；判断子模块,用于根据大气污染源排放指标对定位后的大气污染源进行筛选，获取不符合排放标准的大气污染源，并及时发出警报；指标构建子模块和判断子模块连接。

指标构建子模块包括：关联数据获取单元和指标构建单元；关联数据获取单元，用于获取定位后的大气污染源的污染类型，提取定位后的大气污染源的污染关联数据；指标构建单元，用于对污染关联数据进行分析，获取污染活跃度，设置大气污染源的污染权重，对污染活跃度和污染权重进行计算，获取大气污染源排放指标；关联数据获取单元和指标构建单元连接。

设置大气污染源的污染权重包括：获取与大气污染源的污染类型对应的初始权重；根据对大气污染源的污染指标监控调整初始权重，获取大气污染源的污染权重。

获取不符合排放标准的大气污染源，并及时发出警报包括：将大气污染源的污染活跃度与预设的第一阈值进行比较；若获知污染活跃度大于第一阈值，则获取大气污染源的指标数据；按照预设算法对指标数据进行计算，获取大气污染源的污染信用度；将大气污染源的污染信用度与预设的第二阈值进行比较；若获知污染信用度大于第二阈值，则对大气污染源时发出警报。

以上所述的实施例仅是对本发明优选方式进行的描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。