基于出租车GPS数据动态监测市区交通排放污染状况的方法技术

本发明专利技术提供基于出租车GPS数据动态监测市区交通排放污染状况的方法，属于大气环境监测技术领域。本发明专利技术首先采集出租车GPS数据、不同道路类型各车型所占比例以及出租车占比日变化；对采集的GPS数据进行基于GIS的网格划分，然后计算得到各个网格的交通量、平均速度、污染物排放量；选取各个网格的交通量、平均速度、污染物排放量以及道路长度作为监测因子，并根据各个监测因子的权重计算得到各个网格的监测指标值，最后根据监测指标值判定每个网格的交通排放污染状况等级。本发明专利技术解决了现有技术对交通排放污染状况实时监测数据精度较低的问题。本发明专利技术可用于对市区交通排放污染状况的监测。

【技术实现步骤摘要】
基于出租车GPS数据动态监测市区交通排放污染状况的方法
本专利技术属于大气环境监测
，具体涉及动态监测市区交通排放污染状况的方法。
技术介绍
随着社会经济的快速发展和机动车保有量的迅速增长，市区机动车尾气污染已经日益成为城市的主要空气污染源之一。逐年加剧的交通排放污染不仅破坏了城市的环境，更是对居民的健康造成了严重的威胁。因此，实现对市区交通排放污染状况的监测，进而采取有效措施对机动车尾气污染加以管理控制，势在必行。目前国内的许多城市，都通过年均行驶里程法来估算机动车尾气排放总量，建立了自己的机动车尾气排放清单。但年平均行驶里程法属于静态方法，数据涉及范围广，时间跨度大，不能对市区交通排放污染状况进行实时监测。随着GPS技术和无线通信技术的广泛应用，利用GPS实时数据进行各种交通数据分析研究工作，已经成为一种新型的交通信息采集方式。在利用GPS实时数据进行机动车尾气排放实时监测领域，当前已有的方法有，利用安装有GPS设备的浮动车GPS实时数据，根据某一交通流模型计算得到交通流特征参数(路段流量、平均速度)，然后再由交通流特征参数来推算城市道路的机动车尾气排放状况。该方法实现了对市区交通排放污染状况的实时监测，但交通状况是动态的、复杂的，所选用的交通流模型未必能够真实准确地反映交通状况，因而精度较低，甚至可能存在较大误差。
技术实现思路
本专利技术为解决现有技术对交通排放污染状况实时监测数据精度较低的问题，提供了基于出租车GPS数据动态监测市区交通排放污染状况的方法。本专利技术所述基于出租车GPS数据动态监测市区交通排放污染状况的方法，通过以下技术方案实现：1)采集出租车GPS数据、不同道路类型各车型所占比例以及出租车占比日变化；所述出租车占比日变化为每小时间隔内各类型道路上的出租车数量占交通量的比例；2)对采集的GPS数据进行基于GIS的网格划分，统计T时间间隔内各网格出现的出租车数量，并计算所述T时间间隔内各网格出现的出租车的平均速度，将各个网格中出租车的平均速度作为各个网格中所有车辆的平均速度；3)根据每个网格中包含的不同等级道路的长度，计算出每个网格中不同等级的道路占比，再结合步骤1)中不同道路类型各车型所占比例得到其他类型车辆的占比，之后运用出租车日变化数据计算出其他车辆占比的日变化数据，统计并得到各个网格的交通量；4)计算各个网格中机动车污染物排放量；5)选取各个网格的交通量、平均速度、污染物排放量以及道路长度作为监测因子，并根据各个监测因子的权重计算得到各个网格的监测指标值；6)根据监测指标值判定每个网格的交通排放污染状况等级。作为对上述技术方案的进一步阐述：上述技术方案中，步骤4)中所述计算网格中机动车污染物排放量的具体步骤为：步骤41)计算网格j中n类污染物的排放量，具体步骤如下所示：其中，Ej，n表示T时间间隔内网格j中n类污染物的排放量，Ej，i，n表示i类型机动车T时间间隔内在网格j里所排放的n类污染物的排放量，i∈{1，…，I}，I表示所统计的机动车类型的总数，n∈{1，…，N}，N表示所计算的污染物类型的总数；EFi，n表示i类型机动车行驶单位距离所排放的n类污染物的排放量；Pj，i表示网格j内i类型机动车的数量；VKTj，i表示i类型机动车在T时间间隔内于网格j内的行驶里程；步骤42)计算网格j中机动车污染物排放量Ej，具体步骤如下所示：其中，αn表示第n类污染物的污染权重系数。上述技术方案中，EFi，n的具体计算步骤如下所示：其中，BEFi，n表示i类型机动车的n类污染物的综合基准排放系数，表示环境修正因子，γ表示平均速度修正因子，λi表示i类型机动车的劣化修正因子，θi表示i类型机动车的其他使用条件修正因子。上述技术方案中，步骤5)中所述监测指标值的计算步骤具体如下所示：其中，S1为网格j的交通量、S2为网格j的平均速度、S3为网格j的污染物排放量、S4为网格j的道路长度；P为网格j的评监测标值，wm表示Sm的权重，Sm上表示Sm的上限，Sm下表示Sm的下限，m∈{1，2，3，4}。上述技术方案中，步骤2)中所述时间间隔T取10分钟。上述技术方案中，所述所统计的机动车类型的总数I＝7。上述技术方案中，步骤41)中所述所计算的污染物类型的总数N＝6。本专利技术最为突出的特点和显著的有益效果是：本专利技术首先采集道路长度、出租车GPS数据、不同道路类型各车型所占比例以及出租车占比日变化数据，然后对采集的GPS数据进行基于GIS的网格划分，计算得到各个网格的交通量、平均速度、污染物排放量；以各个网格的交通量、平均速度、污染物排放量以及道路长度作为监测因子；接着根据各个监测因子的权重计算得到监测指标值，从而可以判定每个网格的交通排放污染状况等级。本专利技术具有如下优点：1.成本低，本专利技术提出的基于出租车GPS数据动态监测市区交通排放污染状况的方法，是在出租车轨迹数据的基础上实现对其他车辆类型交通量的推算，利用交通量和速度等数据来计算城市机动车大气污染物的排放量，不用布设大量传感器即可实现监控。2.精度高，本专利技术提出的基于出租车GPS数据动态监测市区交通排放污染状况的方法，以十分钟为间隔实现动态的污染物排放量展示，精度高，较现有方法提高约30％，便于建立完善的监测指标体系和实现精准的大气污染物排放控制。附图说明图1为本专利技术方法流程图；图2为本实施例中ArcGIS导出的05:00～05:10时间段污染物排放效果示意图；图3为本实施例中ArcGIS导出的08:00～08:10时间段污染物排放效果示意图；图4为本实施例中ArcGIS导出的17:50～18:00时间段污染物排放效果示意图；图5为本实施例中ArcGIS导出的23:40～23:50时间段污染物排放效果示意图。具体实施方式具体实施方式一：结合图1对本实施方式进行说明，本实施方式给出的基于出租车GPS数据动态监测市区交通排放污染状况的方法，具体包括以下步骤：1)、采集出租车GPS数据、不同道路类型各车型所占比例以及出租车占比日变化；所述出租车占比日变化为每小时间隔内各类型道路上的出租车数量占交通量的比例；数据采集主要是为监测因子计算提供数据基础。其中，出租车GPS数据主要依靠相关部门采集；GPS数据包括：车辆ID、经纬度、采样时间、瞬时速度、GPSID以及行车方向；不同道路类型各车型所占比例以及出租车占比日变化的数据主要依靠交通调查数据采集，但是需要不定期更新，以保证数据的精准度。交通调查采集到的数据需要涵盖快速路、主干道、次干道以及支路四种道路类型，车型包含摩托车、轻型客车、出租车、公交车、大型客车、中小货车以及重型货车七大类。调查应满足普遍性要求。2)、对采集的GPS数据进行基于GIS(地理信息系统GeographicInformationSystem或Geo－Informationsystem)的网格划分，统计T时间间隔内各网格出现的出租车数量，并计算所述T时间间隔内各网格出现的出租车的平均速度，将T时间间隔内各个网格中出租车的平均速度作为该时段各个网格中所有车辆(交通量)的平均速度，这里认为各个网格中所有车辆的平均速度约等于出租车的平均速度。基于GIS的网格划分需要基于GIS平台对GPS进行初步处理为数据处理做准备，可使用ARC本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于出租车GPS数据动态监测市区交通排放污染状况的方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：1)采集出租车GPS数据、不同道路类型各车型所占比例以及出租车占比日变化；所述出租车占比日变化为每小时间隔内各类型道路上的出租车数量占交通量的比例；2)对采集的GPS数据进行基于GIS的网格划分，统计T时间间隔内各网格出现的出租车数量，并计算所述T时间间隔内各网格出现的出租车的平均速度，将各个网格中出租车的平均速度作为各个网格中所有车辆的平均速度；3)根据每个网格中包含的不同等级道路的长度，计算出每个网格中不同等级的道路占比，再结合步骤1)中不同道路类型各车型所占比例得到其他类型车辆的占比，之后运用出租车日变化数据计算出其他车辆占比的日变化数据，统计并得到各个网格的交通量；4)计算各个网格中机动车污染物排放量；5)选取各个网格的交通量、平均速度、污染物排放量以及道路长度作为监测因子，并根据各个监测因子的权重计算得到各个网格的监测指标值；6)根据监测指标值判定每个网格的交通排放污染状况等级。

【技术特征摘要】
1.基于出租车GPS数据动态监测市区交通排放污染状况的方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：1)采集出租车GPS数据、不同道路类型各车型所占比例以及出租车占比日变化；所述出租车占比日变化为每小时间隔内各类型道路上的出租车数量占交通量的比例；2)对采集的GPS数据进行基于GIS的网格划分，统计T时间间隔内各网格出现的出租车数量，并计算所述T时间间隔内各网格出现的出租车的平均速度，将各个网格中出租车的平均速度作为各个网格中所有车辆的平均速度；3)根据每个网格中包含的不同等级道路的长度，计算出每个网格中不同等级的道路占比，再结合步骤1)中不同道路类型各车型所占比例得到其他类型车辆的占比，之后运用出租车日变化数据计算出其他车辆占比的日变化数据，统计并得到各个网格的交通量；4)计算各个网格中机动车污染物排放量；5)选取各个网格的交通量、平均速度、污染物排放量以及道路长度作为监测因子，并根据各个监测因子的权重计算得到各个网格的监测指标值；6)根据监测指标值判定每个网格的交通排放污染状况等级。2.根据权利要求1所述基于出租车GPS数据动态监测市区交通排放污染状况的方法，其特征在于，步骤4)中所述计算网格中机动车污染物排放量的具体步骤为：步骤41)计算网格j中n类污染物的排放量，具体步骤如下所示：其中，Ej，n表示T时间间隔内网格j中n类污染物的排放量，Ej，i，n表示i类型机动车T时间间隔内在网格j里所排放的n类污染物的排放量，i∈{1，…，I}，I表示所统计的机动车类型的总数，n∈{1，…，N}，N表示所计算的污染物类型的总数；E...

【专利技术属性】
技术研发人员：王健，蔡海明，胡晓伟，左文泽，孙云瑞，刘文佳，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23