一种城市工业热源企业应急响应遥感评估方法技术

本发明专利技术涉及工业热源企业生产活动水平变化监测评估技术领域，具体地说是一种城市工业热源企业应急响应遥感评估方法，包括步骤：S1.根据中高分辨率卫星遥感热异常点资料，结合地图POI数据建立区域工业热源企业清单；S2.根据中分辨率卫星遥感多光谱数据，获取逐日地表温度和植被指数产品，计算企业地表温度背景值，获取工业热源企业热辐射功率；S3.根据城市重污染天气预警启动情况，构建企业生产活动水平指数；S4.根据重污染天气应急响应清单，分类评估企业应急响应措施落实情况。本发明专利技术动态掌握工业热源企业生产热辐射及能源消耗，还能为两高企业管理、重污染天气应急响应精准管控工作提供重要支撑。提供重要支撑。提供重要支撑。

【技术实现步骤摘要】
一种城市工业热源企业应急响应遥感评估方法


[0001]本专利技术涉及工业热源企业生产活动水平变化监测评估
，具体地说是一种城市工业热源企业应急响应遥感评估方法。

技术介绍

[0002]近年来，我国重点区域秋冬季大气污染问题越发突出，为了对重污染天气进行“削峰”，多个城市制定了重污染天气应急应对预案，保障消除重污染天气目标的顺利实现。即当城市空气质量指数AQI超过200以上时，为有效控制重污染天气降低污染物的排放，环境管理部门会根据空气质量情况适时启动重污染天气应急响应工作，并针对管控名单内工业企业发布停产、限产等应急管控措施，特别是钢铁、水泥、焦化等高耗能工业热源企业是污染排放“大户”，也是重污染应急响应管控重点关注对象。
[0003]为对名单内的工业企业应急响应进行及时监管，传统的重污染天气应急响应管控措施主要依赖监测执法人员驻场核查、查看生产记录台账以及用电、排放数据等实地核查对企业应急响应措施是否落实进行评估，一方面需要大量的人力物力，监测监管对象不全面，执法效率较低；另一方面对企业实地核查也主要依赖核查人员的先验经验、主要意愿等，客观性不足，往往难以发现违法违规生产企业。因此，传统的监测监管评估方法覆盖不全面、客观性不足等严重影响了对企业的监管效能，不仅耗费了大量监测执法人力物力资源，同时核查频次有限、客观性不足、核查企业覆盖不全面，往往难以实现对所有企业应急响应的动态监测执法，这种粗放型的监管模式已不适用于目前精细化的管控要求，不利于消除重污染天气目标的实现。
[0004]而卫星遥感作为一种新兴技术，为工业热源企业生产活动变化监测监管提供了重要技术手段，它具有宏观、动态、客观、准确等特点，在信息获取方面与传统的地面监测手段相比，不仅在空间范围上具有覆盖全面、多次监测的优势，而通过多光谱、热红外卫星监测技术连续获取大范围区域企业生产热辐射能量时空变化，因此可以有效地支撑城市重污染天气工业热源企业应应急响应监管。目前，国内外主流大气环境卫星遥感数据(如MODIS、VIIRS等)的热红外监测能够实现最高每天2次、空间分辨率最高达到375米，可以满足评估城市区域工业热源企业生产活动变化动态监测监管的需要。
[0005]因此，为了解决上述问题，本申请提出了一种城市工业热源企业应急响应遥感评估方法，通过融合多源中高分辨率卫星遥感数据，识别城市工业热源企业，计算企业生产热辐射能量，构建企业生产活动水平指数模型客观地定量化表征城市工业热源企业应急响应措施落实情况。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供了一种城市工业热源企业应急响应遥感评估方法，通过融合多源中高分辨率卫星遥感数据，识别城市工业热源企业，计算企业生产热辐射能量，构建企业生产活动水平指数模型客观地定量化表征城市工业热源企业应急
响应措施落实情况。
[0007]为了达到上述目的，本专利技术提供一种城市工业热源企业应急响应遥感评估方法，包括以下步骤：
[0008]S1，根据中高分辨率卫星遥感热异常点资料，结合地图POI数据建立区域工业热源企业清单；
[0009]S2，根据中分辨率卫星遥感多光谱数据，获取逐日地表温度和植被指数产品，计算企业地表温度背景值，获取工业热源企业热辐射功率；
[0010]S3，根据城市重污染天气预警启动情况，构建企业生产活动水平指数；
[0011]S4，根据重污染天气应急响应清单，分类评估企业应急响应措施落实情况。
[0012]步骤S1进一步包括：
[0013]S1.1，根据城市区域行政区划边界范围，等间隔划分为1km
×
1km的网格；
[0014]S1.2，获取上一年度NPP和NOAA20卫星上VIIRS传感器探测的热异常点信息，并提取热异常点的坐标信息；
[0015]S1.3，将热异常点信息与3km网格进行空间叠加，统计逐网格的热异常点个数，筛选出热异常点个数超过10个的网格作为疑似工业热源网格；
[0016]S1.4，将疑似工业热源网格叠加上一年度的高分辨率卫星影像，采用目视解译的方法识别面积超过100m2的企业厂房，根据网格内的热异常点分布勾画出工业热源企业边界，高分辨率需优于2m；
[0017]S1.5，根据工业热源的企业边界，叠加上一年度的地图POI数据，获取工业热源企业名称。
[0018]步骤S2进一步包括：
[0019]S2.1，从MOD09地表反射率产品中提取8天合成的1km分辨率的2.1μm中红外、0.86μm近红外和0.65μm红波段的地表反射率数据，根据城市行政区划边界提取城市区域多波段地表反射率数据集，并进行投影转换；
[0020]S2.2，根据地表反射率数据集，计算城市区域归一化植被指数(NDVI)、归一化建筑指数(NDBI)，计算公式如下：
[0021][0022][0023]其中，ρ
0.65
、ρ
0.86
和ρ
2.1
分别为0.65μm红波段、0.86μm红外和2.1μm中红外处波段地表反射率；
[0024]NDVI为归一化植被指数，指示地表植被覆盖情况；
[0025]NDBI为归一化建筑物指数，表征地表建筑覆盖情况；
[0026]S2.3，从MOD11地表温度产品中提取每天城市区域1km分辨率的地表温度LST和发射率数据集，并进行投影转换；
[0027]S2.4，根据S1.4提取的工业热源企业边界，对任意一个企业建立半径为15km的缓冲区，提取缓冲区内的工业企业像元和周边像元的归一化植被指数NDVI、归一化建筑物指数NDBI和地表温度LST；
[0028]S2.5，根据S2.4提取缓冲区内的3个地表参数，以周边像元参数为训练样本建立工业企业背景地表温度的多元回归模型，公式如下：LST＝a0+a1NDVI+a2NDBI；
[0029]其中，LST、NDVI和NDBI分别为地表温度、归一化植被指数和归一化建筑物指数，a0、a1和a2分别为回归系数，以工业企业像元和周边像元作为训练样本采用最小二乘法进行拟合计算获取；
[0030]S2.6，根据S2.5构建的工业企业背景地表温度多元回归模型，计算逐日工业企业的生产热辐射能量，即为实际温度与背景温度下的热辐射能量之差，计算公式如下：
[0031][0032]其中，E为某工业企业生产热辐射功率，单位为W；σ为斯特藩常量，即5.67
×
10
‑8，单位为W/(m2·
K4)；∈
i
为工业企业第i个像元发射率；LST
o,i
为工业企业第i个像元实际观测温度，单位为K；LST
b,i
为工业企业第i个像元背景温度，由工业企业背景地表温度多元回归模型根据像元的NDVI和NDBI参数值计算获取，单位为K；A
i
为工业企业第i个像元面积，单位为m2。
[0033]步骤S3进一步包本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种城市工业热源企业应急响应遥感评估方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，根据中高分辨率卫星遥感热异常点资料，结合地图POI数据建立区域工业热源企业清单；S2，根据中分辨率卫星遥感多光谱数据，获取逐日地表温度和植被指数产品，计算企业地表温度背景值，获取工业热源企业热辐射功率；S3，根据城市重污染天气预警启动情况，构建企业生产活动水平指数；S4，根据重污染天气应急响应清单，分类评估企业应急响应措施落实情况。2.如权利要求1所述的城市工业热源企业应急响应遥感评估方法，其特征在于，所述步骤S1进一步包括：S1.1，根据城市区域行政区划边界范围，等间隔划分为1km
×
1km的网格；S1.2，获取上一年度NPP和NOAA20卫星上VIIRS传感器探测的热异常点信息，并提取所述热异常点的坐标信息；S1.3，将所述热异常点信息与3km网格进行空间叠加，统计逐网格的热异常点个数，筛选出热异常点个数超过10个的网格作为疑似工业热源网格；S1.4，将所述疑似工业热源网格叠加上一年度的高分辨率卫星影像，采用目视解译的方法识别面积超过100m2的企业厂房，根据网格内的热异常点分布勾画出工业热源企业边界，所述高分辨率需优于2m；S1.5，根据所述工业热源的企业边界，叠加上一年度的地图POI数据，获取工业热源企业名称。3.如权利要求1所述的城市工业热源企业应急响应遥感评估方法，其特征在于，所述步骤S2进一步包括：S2.1，从MOD09地表反射率产品中提取8天合成的1km分辨率的2.1μm中红外、0.86μm近红外和0.65μm红波段的地表反射率数据，根据城市行政区划边界提取城市区域多波段地表反射率数据集，并进行投影转换；S2.2，根据所述地表反射率数据集，计算城市区域归一化植被指数(NDVI)、归一化建筑指数(NDBI)，计算公式如下：植被指数(NDVI)、归一化建筑指数(NDBI)，计算公式如下：其中，所述ρ
0.65
、ρ
0.86
和ρ
2.1
分别为0.65μm红波段、0.86μm红外和2.1μm中红外处波段地表反射率；所述NDVI为归一化植被指数，指示地表植被覆盖情况；所述NDBI为归一化建筑物指数，表征地表建筑覆盖情况；S2.3，从MOD11地表温度产品中提取每天城市区域1km分辨率的地表温度LST和发射率数据集，并进行投影转换；S2.4，根据所述S1.4提取的工业热源企业边界，对任意一个企业建立半径为15km的缓冲区，提取缓冲区内的工业企业像元和周边像元的归一化植被指数NDVI、归一化建筑物指数NDBI和地表温度LST；
S2.5，根据所述S2.4提取缓冲区内的3个地表参数，以所述周边像元参数为训练样本建立工业企业背景地表温度的多元回归模型，公式如下：LST＝a0+a1NDVI+a2NDBI其中，所述LST、NDVI和NDBI分别为地表温度、归一化植被指数和归一化建筑物指数，所述a0、a1和a2分别为回归系数，以工业企业像元和周边像元作为训练样本采用最小二乘法进行拟合计算获取；S2.6，根据所述S2.5构建的工业企业背景地表温度多元回归模型，计算逐日工业企业的生产热辐射...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈辉，张丽娟，杨艺，赵爱梅，翁国庆，周伟，马鹏飞，陈琳涵，王中挺，赵少华，
申请(专利权)人：生态环境部卫星环境应用中心，
类型：发明
国别省市：