山地城市空气质量监测点布设方法、介质、计算机设备技术

本发明专利技术属于科学技术领域，公开了一种山地城市空气质量监测点布设方法、介质、计算机设备，包括：明确监测目的，确定监测区域范围，收集当地相关资料和数据；筛选合适的采样分析技术，在监测区域进行网格化布点监测并予以方法验证；利用聚类分析方法确定山地城市环境空气质量监测点位与数量；选择CALPUFF空气质量模型进行空气污染物的区域网格化模拟，优化得出山地城市空气质量监测点位与数量；对比不同方法的点位优化结果，确定山地城市空气质量监测点位的优化布设方案。本发明专利技术针对性较强，在国内环境保护领域为首次系统性研究，保证空气监测点位代表性和数据真实可靠，提高数据分析的准确性、针对性，具有巨大的社会效益和经济效益。

【技术实现步骤摘要】
山地城市空气质量监测点布设方法、介质、计算机设备
本专利技术属于科学
，尤其涉及一种山地城市空气质量监测点布设方法、介质、计算机设备。
技术介绍
目前，山地城市是指修建于具有一定坡度起伏不平的地形之上，或处于复杂地形和自然环境条件之中，具有特定垂直梯度变化、地形地貌和空间布局特点的城市。山地城市有着与平原城市显著不同的地形地貌和气象条件，大气污染扩散条件和城市功能区分布等也不尽相同，如重庆、攀枝花、贵阳、兰州等。山地城市不仅因气候气象特征包括风向风力、气温、降水量、日照强度、相对湿度等造成特殊的污染气象条件，还因地形地貌条件、生态环境以及其他因素将城市分割形成片区内相对独立的城市区域，使城市发展不能连成一片而形成多个独立组团，多个独立组团构成整个山地城市。山地立体化的下垫面阻挡风的流动，阻隔山地内外空气的热湿交换，使山地气候具有相对封闭性；地形的屏蔽作用使得冬季冷空气不易侵入，夏季热空气不易散出，强化山地城市的热岛效应。这些特征使得山地城市大气污染物难以得到有效的扩散，给山地城市的人居环境改善带来较大的难度。山地城市按照不同地貌可以分为丘陵型、河谷型、沟壑型等多种类型；按照不同空间结构可以分为集中紧凑型、组团型、带型等多种结构类型的山地城市。环境空气监测的目的是如何用尽可能少的监测点位数据，完整、准确地反映某区域的整体环境空气质量，因此具有代表性的监测点位的选择是准确表征空气质量状况和环境污染程度的决定性因素。以往的环境空气质量监测点位布设方法、标准和技术规范，均是依据全国平原城市的特点制定的，而就山地区域空气质量监测点位布设的具体要求甚少。我国是一个多山的国家，山地面积约占全国国土面积的三分之二，山地城镇约占全国城镇总数的一半。山地城市有着与平原城市显著不同的地形地貌和气象特征，污染物扩散条件和城市功能区分布等也不尽相同，而现有的《环境空气质量监测规范》(试行)中环境空气质量监测网点位的设置部分暂未单独对山地区域空气质量监测点位的布设提出要求。为此，环保部设立2009年度公益性行业科研专项“山地区域空气质量监测点位布设技术研究”项目，目标是重点研究山地城市空气质量监测的优化布点技术方法，提出山地城市空气质量监测点位布设技术方法指南。通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有的《环境空气质量监测规范》(试行)中环境空气质量监测网点位的设置部分暂未单独对山地区域空气质量监测点位的布设提出要求。解决以上问题及缺陷的难度为：山地城市有着与平原城市显著不同的地形地貌和气象特征，污染物扩散条件和城市功能区分布等也不尽相同，如何在某种尺度水平，尽可能消除采样监测数据获取中的系统误差，在相对同一基准下开展数据拟合分析、聚类比较，优化出代表性监测点位，是解决山地区域空气质量监测点位布设的关键难点。解决以上问题及缺陷的意义为：该技术的提出，对解决山地区域和平原地区监测数据的可比性，保证空气监测点位代表性和数据真实可靠，从而提高数据分析的准确性、针对性，为环境管理提供技术支撑的目标明确性具有重要意义。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种山地城市空气质量监测点布设方法、介质、计算机设备。本专利技术是这样实现的，一种山地城市空气质量监测点布设方法，所述山地城市空气质量监测点布设方法包括以下步骤：步骤一，明确监测目的，确定监测区域范围，收集当地相关资料和数据；该第一步主要明确研究应用区域或城市的基本情况，为开展监测实验和模型分析提供必要的历史数据。(调研基础数据)步骤二，筛选合适的采样分析技术，在监测区域进行网格化布点监测并予以方法验证；确定合适的实测技术，如本专利技术案推荐的被动采样监测方法，通过划分网格开展实验获取实测数据。(获取实测数据)步骤三，利用聚类分析方法确定山地城市环境空气质量监测点位与数量；此步骤是利用第二步实测数据进行统计法分析，聚类优化得到一组监测点位。(优化监测点位)步骤四，选择CALPUFF空气质量模型进行空气污染物的区域网格化模拟，优化得出山地城市空气质量监测点位与数量；此步骤是通过空气质量模型方法，以历史数据和气象参数等资料输入，根据模型嵌入的相关扩散参数条件等，优化计算得到一组监测点位。(验证优化点位)步骤五，对比不同方法的点位优化结果，确定山地城市空气质量监测点位的优化布设方案。将步骤三和步骤四分别获得的监测点位进行实际情况的综合分析，再进行最终的优化，确定最后的点位布设方案。(确定布点方案)进一步，步骤一中，所述收集的当地相关资料和数据，包括：监测区域的地形地貌概况、气象特征、污染源清单、3～5年的大气污染物排放历史数据、各参数相关关系以及整体环境空气质量状况及其变化趋势。进一步，步骤一中，所述明确监测目的，确定监测区域范围，收集当地相关资料和数据，包括：(1)统计监测区域的废气污染源，对源类型进行分类；(2)对历年的空气质量监测数据进行分析，结合同期的气象数据，获得历年来研究区域的空气质量变化趋势，评价山地城市的空气质量现状，并分析空气质量的未来发展变化规律。进一步，所述源类型包括点源和面源。进一步，步骤二中，所述筛选合适的采样分析技术，在监测区域进行网格化布点监测并予以方法验证，包括：(1)根据当地相关研究资料和数据，筛选出符合当地经济水平、地理状况、人力物力情况的被动扩散采样技术，按照环境空气质量监测点位布设要求进行网格布点监测采样；(2)在选择被动采样监测方法时，需要考虑采样便捷性、监测实验的频次、工作强度的重要考虑因素；(3)被动采样所得到的数据可用于与同期城市环境空气质量自动监测点位数据的比对和验证，评价所选方法的可靠性。进一步，步骤三中，所述利用聚类分析方法确定山地城市环境空气质量监测点位与数量，包括：(1)利用城市空气质量网格挂片监测数据，选择将层次聚类和划分聚类法两种聚类分析方法相结合的方式，通过凝聚分层聚类确定最佳聚类数和初步聚类结果，然后采用K-Means快速分类方法，对每一小类进一步进行聚类；(2)聚类后的结果按照各点位所在区域的功能区划、地理位置因素进行综合分析，优化城市环境空气质量监测点位；(3)优化后的结果还需要进一步验证，如果优化点位所测浓度能代表城市的平均浓度偏差在10％以内，则认定该优化点位方案合理。进一步，步骤四中，所述选择CALPUFF空气质量模型进行空气污染物的区域网格化模拟，优化得出山地城市空气质量监测点位与数量，包括：(1)利用calpuff空气质量模型系统，将研究区域进行受体网格化，模拟污染物浓度随时间的空间分布；(2)采用网格受体聚类分析或等浓度线等方法进行代表性点位的选取，并依据不同山地城市特征对空气质量监测点位进行总体优化布局；(3)考察所选监测点位平均浓度与区域的整体平均浓度是否较一致，偏差在10％以内。进一步，步骤五中，所述对比不同方法的点位优化结果，确定山地城市空气质量监测点位本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种山地城市空气质量监测点布设方法，其特征在于，所述山地城市空气质量监测点布设方法包括：/n明确监测目的，确定监测区域范围，收集当地相关资料和数据；/n筛选合适的采样分析技术，在监测区域进行网格化布点监测并予以方法验证；/n利用聚类分析方法确定山地城市环境空气质量监测点位与数量；/n选择CALPUFF空气质量模型进行空气污染物的区域网格化模拟，优化得出山地城市空气质量监测点位与数量；/n对比不同方法的点位优化结果，确定山地城市空气质量监测点位的优化布设方案。/n

【技术特征摘要】
1.一种山地城市空气质量监测点布设方法，其特征在于，所述山地城市空气质量监测点布设方法包括：
明确监测目的，确定监测区域范围，收集当地相关资料和数据；
筛选合适的采样分析技术，在监测区域进行网格化布点监测并予以方法验证；
利用聚类分析方法确定山地城市环境空气质量监测点位与数量；
选择CALPUFF空气质量模型进行空气污染物的区域网格化模拟，优化得出山地城市空气质量监测点位与数量；
对比不同方法的点位优化结果，确定山地城市空气质量监测点位的优化布设方案。


2.如权利要求1所述的山地城市空气质量监测点布设方法，其特征在于，所述收集的当地相关资料和数据，包括：监测区域的地形地貌概况、气象特征、污染源清单、3～5年的大气污染物排放历史数据、各参数相关关系以及整体环境空气质量状况及其变化趋势。


3.如权利要求1所述的山地城市空气质量监测点布设方法，其特征在于，所述明确监测目的，确定监测区域范围，收集当地相关资料和数据，包括：
(1)统计监测区域的废气污染源，对源类型进行分类；
(2)对历年的空气质量监测数据进行分析，结合同期的气象数据，获得历年来研究区域的空气质量变化趋势，评价山地城市的空气质量现状，并分析空气质量的未来发展变化规律。


4.如权利要求3所述的山地城市空气质量监测点布设方法，其特征在于，所述源类型包括点源和面源。


5.如权利要求1所述的山地城市空气质量监测点布设方法，其特征在于，所述筛选合适的采样分析技术，在监测区域进行网格化布点监测并予以方法验证，包括：
(1)根据当地相关研究资料和数据，筛选出符合当地经济水平、地理状况、人力物力情况的被动扩散采样技术，按照环境空气质量监测点位布设要求进行网格布点监测采样；
(2)在选择被动采样监测方法时，考虑采样便捷性、监测实验的频次、工作强度的重要考虑因素；
(3)被动采样所得到的数据可用于与同期城市环境空气质量自动监测点位数据的比对和验证，评价所选方法的可靠性。


6.如权利要求1所述的山地...

【专利技术属性】
技术研发人员：余家燕，唐晓，李礼，翟崇治，王帅，黄伟，刘敏，鲍雷，周丹，
申请(专利权)人：重庆市生态环境监测中心，重庆文理学院，
类型：发明
国别省市：重庆;50