一种大气颗粒物浓度反演方法及相关组件技术

本发明专利技术公开了一种大气颗粒物浓度反演方法及相关组件，依据空气污染动力学中的标量守恒方程来确定需要获取的数据，将第一风数据集、第一湿度、第二信噪比数据集、第一能见度及第一湍流强度数据集输入至预先训练好的大气颗粒物浓度反演模型以得到第一预设时长内整层大气的第一大气颗粒物浓度。该方案建立了多普勒测风激光雷达、地面气象站监测数据与整层大气的大气颗粒物浓度之间的强耦合关系，且由于多普勒测风激光雷达可以实时观测测量高度阈范围内的整层大气，因此与现有技术相比，该方案能够获得整层大气的大气颗粒物浓度，响应稳定，准确度高，减少了利用基于激光雷达消光系数的经验模型反演大气颗粒物浓度容易造成的模拟误差，反演精度更高。反演精度更高。反演精度更高。

【技术实现步骤摘要】
一种大气颗粒物浓度反演方法及相关组件


[0001]本专利技术涉及大气污染监测领域，特别是涉及一种大气颗粒物浓度反演方法及相关组件。

技术介绍

[0002]随着城市工业化发展，大气污染日益严重，PM10和PM2.5作为影响环境空气质量的主要污染物，越来越受到人们的关注。当大气中颗粒物浓度升高时，环境空气质量会随之恶化，这严重影响了公众健康和城市形象，限制了城市发展。为此，环境监测部门常用地面监测仪器对近地面的大气颗粒物浓度及分布情况进行实时监测，并在城市内部或城市之间组成监测网络。但是地面监测仪器只能获取预设监测区域内的近地面的大气颗粒物浓度情况，却无法反映整层大气中的大气颗粒物浓度，因此，寻找一个能够有效反映整层大气中的大气颗粒物浓度方法是至关重要的。
[0003]近年来，随着激光雷达技术的逐渐发展，为大气颗粒物大范围、高频率的探测研究提供了有利工具，该技术可实时观测整层大气，为了解大气颗粒物光学特性在整层大气中的空间分布和时间变化及其环境效应的监测研究提供了可靠的技术手段。
[0004]在现有技术中，利用激光雷达无法直接测量大本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大气颗粒物浓度反演方法，其特征在于，应用于多普勒测风激光雷达中的处理器，包括：获取所述多普勒测风激光雷达在第一预设时长且在测量高度范围内测得的第一风数据集、第一信噪比数据集及第一湿度；获取地面气象站在第一预设时长内测得的第一能见度；基于所述第一风数据集及所述多普勒测风激光雷达的预存的风速标准差数据集确定第一湍流强度数据集；对所述第一信噪比数据集进行预处理后得到第二信噪比数据集；将所述第一风数据集、所述第二信噪比数据集、所述第一湿度、所述第一能见度及所述第一湍流强度数据集作为输入项输入预先训练好的大气颗粒物浓度反演模型；确定所述大气颗粒物浓度反演模型的输出项为所述第一预设时长内整层大气的第一大气颗粒物浓度。2.如权利要求1所述的大气颗粒物浓度反演方法，其特征在于，所述第一风数据集包括所述多普勒测风激光雷达的所述测量高度范围内的与各测量返回高度一一对应的第一风向和第一风速；所述第一信噪比数据集包括与各所述测量返回高度一一对应的第一信噪比A；所述第一湍流强度数据集包括与各所述测量返回高度一一对应的第一湍流强度B。3.如权利要求2所述的大气颗粒物浓度反演方法，其特征在于，对所述第一信噪比数据集进行预处理后得到第二信噪比数据集，包括：基于预设信噪比校正关系式对所述第一信噪比数据集进行校正后得到第二信噪比数据集，所述第二信噪比数据集包括与所述第一信噪比数据集中的各个第一信噪比A一一对应的校正后的各个第二信噪比C；所述预设信噪比校正关系式为C＝A*D*E；其中，D为校正因子；E为与所述A对应的所述测量返回高度的平方。4.如权利要求2所述的大气颗粒物浓度反演方法，其特征在于，基于所述第一风数据集及所述多普勒测风激光雷达的预存的风速标准差数据集确定第一湍流强度数据集，包括：根据所述多普勒测风激光雷达的预存的风速标准差数据集及预设湍流强度关系式对所述第一风数据集进行处理后确定第一湍流强度数据集；所述预设湍流强度关系式为B＝F/G，其中F为与各个所述B一一对应的各个所述第一风速，G为所述风速标准差数据集中的与各所述测量返回高度一一对应的风速标准差。5.如权利要求3所述的大气颗粒物浓度反演方法，其特征在于，将所述第一风数据集、所述第二信噪比数据集、所述第一湿度、所述第一能见度及所述第一湍流强度数据集作为输入项输入预先训练好的大气颗粒物浓度反演模型，包括：对于第i个所述测量返回高度，其中1≤i≤所述测量返回高度的总个数且i为整数，执行如下步骤：将所述第一能见度、所述第一湿度、与第i个所述测量返回高度对应的所述第一风向、所述第一风速、所述第二信噪比C、所述第一湍流强度B作为输入项输入预先训练好的大气颗粒物浓度反演模型以得到与第i个所述测量返回高度对应的输出项；确定所述大气颗粒物浓度反演模型的输出项为所述第一预设时长内整层大气的第一
大气颗粒物浓度，包括：确定与第i个所述测量返回高度对应的输出项为所述第一预设时长内与第i个所述测量返回高度对应的第一大气颗粒物浓度。6.如权利要求1至5任一项所述的大气颗粒物浓度反演方法，其特征在于，所述大气颗粒物浓度反演模型的预先训练过程，包括：S11：获取所述地面环境监测站在各个第二预设时长内测得的整层大气的第二大气颗粒物浓度，其中，所述第二预设时长的个数为预设训练基准阈值；S12：获取所述多普勒测风激光雷达测得的与第j个第二预设时长内的各个第三预设时长对应的第二风数据集、第三信噪比数据集及第二湿度，其中，第j个所述第二预设时长包括H个所述第三预设时长，H≥1且H为整数，1≤j≤所述预设训练基准阈值且j为整数，其中，所述第二风数据集包括所述多普勒测风激光雷达的所述测量高度范围内的与各所述测量返回高度一一对应的第二风向和第二风速；所述第三信噪比数据集包括与各所述测量返回高度一一对应的第三信噪比；S13：获取所述地面气象站测得的与各个所述第二预设时长对应的第二能见度；S14：判断在所有的所述第二湿度中是否存在不小于预设湿度阈值的第二湿度，若是，进入S15；若否，进入S18；S15：判断在与各个不小于所述预设湿度阈值的第二湿度分别一一对应的各个所述第三信噪比数据集中，与第一预设高度对应的各个第三信噪比中是否包括所述多普勒测风激光雷达返回的无效值，若是，进入S16；若否，进入S17；S16：将与各个包括所述无效值分别对应的各个所述第三预设时长内的...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝勇，宋小全，李荣忠，
申请(专利权)人：青岛镭测创芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：