一种基于超光谱的排气筒监管方法

技术领域

本发明涉及光学测量技术领域，具体为一种基于超光谱的排气筒监管方法。

背景技术

目前我国企业数目众多、行业类型复杂，大部分企业排气筒在线监测未实现全覆盖，污染物排放环节缺少实时监控，企业废气排放全面监控存在盲区，无法有效反映实际排放情况。在有效减少对企业正常生产经营活动的干扰前提下，亟需建立一套针对重点企业废气排放全方位监控系统，为政府管理部门快速评价重点企业排放污染特征、明确污染来源及其影响程度提供技术支撑，实现政府管理部门大气污染综合管控能力的提升。

目前针对企业排气筒监测以人工采样监测和污染源在线监测为主。人工采样监测需要监测人员现场采样，实验室分析，存在样品中污染物含量被稀释、分析结果不及时等诸多弊端。这种方式不能及时、准确地监测到污染物的实时排放情况，使得环境管理人员很难在短时间内摸清所有排气筒的实际情况，使有些企业得以偷排、漏排污染物，另外对各种突发性污染源及污染现场，也不能做到及时准确的监测和处理。

污染源在线监测通过对排气筒颗粒物浓度和气态污染物浓度以及污染物排放总量进行连续自动监测，并将监测数据和信息传送到环保主管部门，实现对企业排气筒监管。但目前污染源在线监测存在建设成本高、设备运行不稳定、数据真实性和有效性存疑、缺乏有效管理监督机制等问题，同时由于投建价格和运维成本较高，污染源在线监测仅能覆盖大型重点企业，覆盖范围远远不足，大量企业排气筒污染物排放缺少持续监测。此外污染源在线监测技术应用于生态环境突发事件尚不完善，一旦发生突发污染事件，短时间需要对污染物进行快速的定性与定量分析，但由于污染源在线监测系统位置固定分布，不足以满足短期临时快速监测的技术需求。

发明内容

解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于超光谱的排气筒监管方法，其基于非接触式遥感技术，无须主动光源，可实时、隐蔽执法，具有空间分布成像能力，可实现污染溯源，落实污染排放责任，能够对大气污染组分的定性判断和定量测量。

技术方案

本发明提供一种基于超光谱的排气筒监管方法，其包括以下步骤：

1)超光谱大气成分成像仪根据接收光路系统的光信号进行分光、探测、转换成超光谱数据后存储；

2)超光谱大气成分成像仪在接收光路的光信号时GPS记录仪同时存储采集的GPS数据、高清图像数据；

3)分析系统将超光谱数据与GPS数据、高清图像数据进行数据叠加；

4)将叠加好的数据进行预处理，得到修正光谱数据；

5)从修正光谱数据中选取指定光谱波段的数据采用非线性迭代拟合的方式得到对应的斜柱浓度。

优选的，所述步骤1)中超光谱大气成分成像仪对目标工业区高架排放源进行扫描。

优选的，所述光路系统中光源、第一反射镜、第二反射镜和光纤的接收端，构成发射和接收光路系统，光源位于第一反射镜的焦平面上，所述光纤的出射端连接超光谱大气成分成像仪。

优选的，所述分析系统将超光谱数据与GPS数据、高清图像数据进行数据叠加并将得到对应的斜柱浓度在高清图像上进行显示，以确定目标区域内大气污染物立体分布信息。

优选的，所述超光谱大气成分成像仪对光路视场进行实时观测，依据观测结果从地表反射光谱中筛选光路未被遮挡的地表反射光谱，采集俯角观测的地表反射光谱和仰角观测的天顶光谱。

优选的，通过以天顶光谱作为先验信息进行反演的预实验，反演得到大气污染物的差分斜程总量，将大气污染物的差分斜程总量与高清图像数据进行数据叠加从而进行预处理。

有益效果

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明的目的在于提供一种基于超光谱的排气筒监管方法，其基于非接触式遥感技术，无须主动光源，可实时、隐蔽执法，具有空间分布成像能力，可实现污染溯源，落实污染排放责任，能够对大气污染组分的定性判断和定量测量。

具体实施方式

下面将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。

本发明提供一种基于超光谱的排气筒监管方法，包括以下步骤：

1)超光谱大气成分成像仪对目标工业区高架排放源进行扫描，接收光路系统的光信号进行分光、探测、转换成超光谱数据后存储；

2)超光谱大气成分成像仪对光路视场进行实时观测，依据观测结果从地表反射光谱中筛选光路未被遮挡的地表反射光谱，采集俯角观测的地表反射光谱和仰角观测的天顶光谱；

3)超光谱大气成分成像仪在接收光路的光信号时GPS记录仪同时存储采集的GPS数据、高清图像数据；

4)通过以天顶光谱作为先验信息进行反演的预实验，反演得到大气污染物的差分斜程总量，将大气污染物的差分斜程总量与高清图像数据进行数据叠加从而进行预处理；

5)将叠加好的数据进行预处理，得到修正光谱数据；

6)从修正光谱数据中选取指定光谱波段的数据采用非线性迭代拟合的方式得到对应的斜柱浓度；

7)分析系统将超光谱数据与GPS数据、高清图像数据进行数据叠加并将得到对应的斜柱浓度在高清图像上进行显示，以确定目标区域内大气污染物立体分布信息；

本发明中光路系统中光源、第一反射镜、第二反射镜和光纤的接收端，构成发射和接收光路系统，光源位于第一反射镜的焦平面上，所述光纤的出射端连接超光谱大气成分成像仪。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。