河北首次應(yīng)用車載激光雷達探測城市大氣污染狀況
只要激光雷達一開啟，就可以將污染源分布情況盡收眼底，并能隨時對空氣污染物做定點立體掃描，區(qū)域治霾更加精準(zhǔn)。
近日，河北省石家莊市環(huán)境預(yù)測預(yù)報中心使用車載激光雷達，通過走航的方式精準(zhǔn)探測城市大氣污染狀況，這在河北省尚屬首次。
車載激光雷達可快速發(fā)現(xiàn)污染源
“這是一臺車載激光雷達設(shè)備。”記者在石家莊市環(huán)境預(yù)測預(yù)報中心院內(nèi)看到一輛停放的中巴車，工作人員向記者介紹，別看這車外貌普通，車內(nèi)卻“暗藏玄機”。“經(jīng)過改裝后，車內(nèi)裝有3D可視型激光雷達、電腦等設(shè)備。”
工作人員打開車載雷達，一束肉眼可見的綠光通過車頂?shù)墓鈱W(xué)天窗發(fā)射出去。20秒后，旁邊的電腦屏幕上開始不斷顯示從近地面到高空15千米以內(nèi)的污染立體分布情況。在這個大氣污染狀況圖譜上，以藍、綠、黃、紅等不同的顏色來顯示大氣狀況。
“這個紅色小點說明這里有污染排放。”石家莊市環(huán)境預(yù)測預(yù)報中心工程師石艷碩介紹說，雷達檢測出的相關(guān)數(shù)據(jù)會被實時發(fā)送給環(huán)境執(zhí)法人員，配合執(zhí)法人員迅速發(fā)現(xiàn)污染源。
實現(xiàn)3方面應(yīng)用，污染物來源更清晰
“車載激光雷達有3方面應(yīng)用，即對空氣質(zhì)量進行定點垂直監(jiān)測、定點水平監(jiān)測以及走航監(jiān)測（即移動監(jiān)測）。”石艷碩介紹說，垂直方向最遠可以監(jiān)測到25～30公里高空；水平方向能對半徑8公里范圍內(nèi)進行監(jiān)測，并能對經(jīng)緯度進行精準(zhǔn)定位；利用車載，激光雷達可以便捷地移動到各處，迅速查找污染源。
“激光碰觸到大氣中的顆粒物會產(chǎn)生回波信號，電腦接收到回波信號后，可以形成所監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的污染物分布圖以供分析。”石艷碩介紹說，這些數(shù)據(jù)疊加在地圖上，放大就能清晰地看到污染源的具體位置，經(jīng)過相關(guān)系數(shù)、公式的計算就能得出大氣中的顆粒物是PM2.5還是PM10。
車載激光雷達利用激光對大氣顆粒物的時空分布進行遙感探測，可以分析區(qū)域污染物輸送特征與來源。
“比如監(jiān)測數(shù)據(jù)上顯示高空1.5千米到3千米之間的數(shù)值最高，呈現(xiàn)出紅色；而近地面1千米以下相對數(shù)值不高，呈現(xiàn)出黃色或橙色。這說明污染物主要集中在中高空范圍，屬于外地輸送來的污染源，近地面產(chǎn)生的揚塵并不明顯。這樣就能得出本次污染以外來污染源為主的結(jié)論。”
多種監(jiān)測方式互補，推進“測管治”聯(lián)動
“這種方式可以彌補衛(wèi)星遙感監(jiān)測無法穿透云層、夜晚可見光不足等因素所帶來的監(jiān)控死角，對區(qū)域性治霾更加精準(zhǔn)方便。”石家莊市環(huán)境預(yù)測預(yù)報中心預(yù)報分析科主任王瑋說，只要激光雷達一開啟，就可以將污染源分布情況盡收眼底。“有了這個設(shè)備，就可以從垂直、水平等角度，實時監(jiān)測污染物濃度的變化，相當(dāng)于對空氣中的污染物做動態(tài)CT掃描。”
記者在采訪中了解到，車載激光雷達監(jiān)測方式與以往監(jiān)測點的監(jiān)測不同，這種監(jiān)測方式更加宏觀、大尺度、大范圍，在沙塵天氣下也可以看到中高空污染物的分布情況。
“當(dāng)衛(wèi)星遙感發(fā)現(xiàn)一些區(qū)域空氣污染較重時，我們就會啟動車載激光雷達，通過走航的方式到這些空氣污染熱點監(jiān)測，查找具體污染原因。衛(wèi)星遙感和激光雷達走航的聯(lián)合應(yīng)用，可以全天候多方位多角度對石家莊市的污染狀況進行監(jiān)控。”王瑋說。
通過快速對區(qū)域大氣污染源進行溯源定位，有助于實現(xiàn)“測管治”聯(lián)動，為科學(xué)治理大氣污染提供新方法、新技術(shù)，為科學(xué)治污、精準(zhǔn)治霾提供有力的數(shù)據(jù)支撐。
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