科技成果-天地一体化大气环境监测与预警系统

科技成果——天地一体化大气环境监测与预警系统适用范围该技术主要应用为大气污染防治领域，技术服务过程中设备监测点应位于城市的污染物输送通道上，能兼顾不同区域的分布及输送观测，周围不应有明显污染源，监测站点应尽量位于已有站点，方便数据对比及设备安装且附近无强大的电磁干扰，周围有稳定可靠的电力供应。成果简介以卫星遥感技术、先进激光雷达监测技术和地面网格化监测技术为核心，采用多层次、多尺度组网监测方案，建立天地一体化大气环境立体监测体系和智能网格化巡查管理平台。从而全面掌控监测区域的空气污染情况，助力环境管理者科学管理、综合施策。本技术初步建立了一个“三层次大气污染天地一体化监测体系”。该体系首先基于卫星遥感和大气模式监测手段，在较大尺度上实现对区域大气污染物时空分布及其总体趋势的监测，并初步判断该区大气污染成因（本地排放或者外源输入），并对污染传输过程进行预测；其次，建立激光雷达大气立体监测（水平扫描+垂直观测）系统，实现对重点监控区——大气污染物三维分布与传输过程的有效追踪，并识别目标区域的主要大气污染源；最后，通过激光雷达扫描结果建立地面监测网格站点，实现对重点区域大气污染源的精确分析，精准治理。知识产权情况一种基于空天地一体化的大气环境智能化管理系统，201811035270.0。技术效果该技术实现对区域大气污染物时空分布及其总体趋势的监测，并初步判断该区域大气污染成因，并对污染传输过程进行预测，其次对重点监控区大气污染物三维分布与传输过程的有效追踪，并识别目标区域的主要大气污染源。最后通过激光雷达扫描结果建立地面监测网格站点，实现对重点区域大气污染源实时监测，发现污染源平台及时发布，网格员现场踏勤确认污染源并将现场情况反馈平台，平台主动通知责任部门开展精准治理，提高环境治理规划、污染物减排目标及最优路线图制定的决策水平，改善环境的同时，降低相应经济成本。本技术通过卫星数据采用多信息融合技术和嵌套混合模型，得到实时高覆盖PM2.5时空分布，空间覆盖率提高了30%,时间分辨从天提升到小时。地基激光雷达提出了基于硬件革新的多视场同时接收的信号获取构架，以及蒙特卡洛模拟的光信号校正算法，有效解决了目前大气激光雷达低空重合探测、低空噪声抑制和动态范围增强等难题融合卫星遥感、激光雷达、地面站点数据进行同化，预报再现了污染物的空间分布和时间变化，比国际同类预报精度提高37%，有效控制污染物的违规排放，逐步控制和减少向环境主体排放的污染物总量，进而提升本地环境监管能力。应用情况目前天津市武清区天地一体化大气环境监测与预警系统前期项目已顺利开展。项目执行过程中（2018年7月26日-10月20日）共计提交“武清区大气环境监测”阶段性报告共计12份，为判别武清区大气污染成因、识别重要污染源、加强武清区区域监控与有效治理提供参考依据。具体完成情况如下：当前建立了2018年7月-10月京津冀-武清区PM2.5、PM10反演数据集各一套；基于后向轨迹模型与气象要素分析实现了武清区大气污染的气象学成因定性分析，并能初步判断污染物来源；利用大气模式，分别实现对未来36h、72h、144h的空气质量预测，把握重污染过程中污染物传输路径，增强武清区的预警机制；在重点区域周围布设水平扫描激光雷达、垂直观测激光雷达各一套。实现对重点区域周边5-10km污染物的立体观测，识别出该区域的潜在污染源，包括工业源、居民区和交通源。基于激光雷达扫描结果，将武清区划分为三个重点监测板块——工业园区监测板块、居民区监测板块和前进道监测板块，并布设10个重点监测站。当前已初步搭建“武清区大气监测智能管理系统”，可实现对10个重点监测站的污染物实时监测与数据在线发布。市场前景该技术在同类技术中处于国际领先水平，且技术成熟、设备及系统集成完善，因区域性复合型大气污染日益突出，严峻的大气污染形势严重制约了社会经济的可持续发展，一直以来各地政府高度重视环境保护工作。而本技术采用多层次、广覆盖的天地一体化大气环境监测与预警系统，统筹先进的科研、技术、仪器和设备优势，全面系统的大数据可有效提高环境治理规划、污染物减排目标及最优路线图制定的决策水平，改善环境的同时，降