[發(fā)明專利]一種基于低空氣污染暴露風(fēng)險(xiǎn)道路路徑選擇方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410475413.5
• 申請(qǐng)日: 2014-09-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104217126B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄒濱;鄭忠;徐錚
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F19/00
• 分類號(hào): G06F19/00
• 代理公司: 長(zhǎng)沙市融智專利事務(wù)所43114
• 代理人: 歐陽(yáng)迪奇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與交通智能導(dǎo)航領(lǐng)域，特別涉及一種基于低空氣污染暴露風(fēng)險(xiǎn)道路路徑選擇方法。

背景技術(shù)

全球性大氣污染在世界范圍內(nèi)引起了一系列環(huán)境與健康問(wèn)題，使人類的生存和發(fā)展受到嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。特別是作為發(fā)展中國(guó)家的中國(guó)，世界上污染最嚴(yán)重的10個(gè)城市之中，有近7個(gè)位于中國(guó)，其空氣污染的形勢(shì)不容樂(lè)觀；據(jù)WHO報(bào)道：空氣中污染物濃度的增加與居民死亡率的升高密切相關(guān)，日均PM₁₀污染濃度每上升10ug/m³，人群總死亡率將上升0.6％，尤其針對(duì)敏感人群(例如：慢性支氣管炎、肺癌等疾病的患者)空氣污染的危害尤其顯著；在世界多數(shù)國(guó)家采取減少污染源排放降低空氣質(zhì)量濃度至WHO規(guī)定安全值的措施短期難以奏效的情況下，從保障健康的角度，具有重要的理論意義和實(shí)踐價(jià)值。

日常步行或乘坐交通工具出行吸入空氣污染物，是公眾空氣污染暴露風(fēng)險(xiǎn)來(lái)源最主要的途徑之一。因此，基于空氣污染濃度高時(shí)空分辨率制圖，優(yōu)化出行路徑，是一種指導(dǎo)公眾有效規(guī)避空氣污染相關(guān)健康損害的重要手段之一。

然而目前已經(jīng)存在的出行路徑選擇方法中，大多數(shù)方法僅考慮道路路徑選擇的起點(diǎn)與終點(diǎn)之間距離最短、路況最好、時(shí)間最少、價(jià)格最低、風(fēng)景最美等因素，或者基于動(dòng)態(tài)道路車流量情況為居民提供實(shí)時(shí)最優(yōu)路徑；綜合考慮以上的因素，降低空氣污染暴露健康損害為目的的道路路徑選擇方法尚未見(jiàn)報(bào)道。

因此，利用待搜索區(qū)域范圍內(nèi)各監(jiān)測(cè)站點(diǎn)位置空氣污染物小時(shí)濃度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和交通道路空間分布、揚(yáng)塵地表空間分布、人口密度、土地利用類型百分比、氣溫、風(fēng)速、濕度等輔助數(shù)據(jù)，以最小二乘法則為基礎(chǔ)，構(gòu)建高時(shí)空分辨率多元線性回歸制圖模型，實(shí)時(shí)生成與動(dòng)態(tài)更新待搜索區(qū)域范圍內(nèi)各空氣污染物小時(shí)濃度趨勢(shì)面；其次，按照最佳間隔將道路離散為道路段，結(jié)合待修復(fù)區(qū)范圍內(nèi)各空氣污染物小時(shí)濃度趨勢(shì)面，提取與更新道路段各空氣污染物暴露濃度，并以其與致死率之間的暴露響應(yīng)關(guān)系作為空氣污染暴露風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)，顧及交通工具在道路段上的行駛時(shí)間，計(jì)算各道路段空氣污染暴露風(fēng)險(xiǎn)權(quán)重，并在累積求和的基礎(chǔ)上，對(duì)各條道路對(duì)應(yīng)的空氣污染暴露風(fēng)險(xiǎn)權(quán)重進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)估算；最后，基于實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)估算后各條道路對(duì)應(yīng)的空氣污染暴露風(fēng)險(xiǎn)權(quán)重，選擇具有低空氣污染暴露風(fēng)險(xiǎn)道路路徑，并結(jié)合道路限速數(shù)據(jù)計(jì)算預(yù)計(jì)行駛時(shí)間，以此判斷是否需要對(duì)該路徑選擇進(jìn)行更新，從而能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地向公眾提供規(guī)避空氣污染風(fēng)險(xiǎn)的道路路徑選擇建議。

發(fā)明內(nèi)容

為了能夠?qū)崿F(xiàn)及時(shí)、準(zhǔn)確地向公眾提供規(guī)避空氣污染風(fēng)險(xiǎn)的交通道路路徑選擇建議，以制定科學(xué)有效的防控措施目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種低空氣污染暴露風(fēng)險(xiǎn)的道路路徑選擇方法，包括以下步驟：

步驟1：基于待搜索區(qū)域范圍內(nèi)各監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的空間位置及各空氣污染物小時(shí)濃度動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)合空間化后的交通道路和揚(yáng)塵地表的空間分布數(shù)據(jù)、環(huán)境因子數(shù)據(jù)，構(gòu)建基于最小二乘準(zhǔn)則的高時(shí)空分辨率多元線性回歸制圖模型，估算待搜索區(qū)域范圍內(nèi)各空氣污染物小時(shí)濃度趨勢(shì)面；

步驟2：基于步驟1待搜索區(qū)域范圍內(nèi)空氣污染物小時(shí)濃度趨勢(shì)面，計(jì)算距離監(jiān)測(cè)站點(diǎn)位置最近的交通道路離散點(diǎn)與監(jiān)測(cè)站點(diǎn)各空氣污染物小時(shí)濃度之間的相關(guān)系數(shù)，然后根據(jù)得到的相關(guān)系數(shù)確定道路離散最佳間隔；并按照最佳間隔將道路離散為道路段，結(jié)合待修復(fù)區(qū)范圍內(nèi)各空氣污染物小時(shí)濃度趨勢(shì)面提取道路段各空氣污染物小時(shí)暴露濃度，以各空氣污染物小時(shí)暴露濃度與致死率之間的暴露響應(yīng)關(guān)系計(jì)算各空氣污染物暴露風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)，然后利用空氣污染物暴露風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)與交通工具在道路段上的行駛時(shí)間，計(jì)算各道路段空氣污染暴露風(fēng)險(xiǎn)權(quán)重，最后通過(guò)對(duì)各道路段空氣污染暴露風(fēng)險(xiǎn)權(quán)重累積求和來(lái)得到各條道路空氣污染暴露風(fēng)險(xiǎn)權(quán)重；

步驟3：基于步驟2計(jì)算得到的各條道路空氣污染暴露風(fēng)險(xiǎn)權(quán)重，進(jìn)行低空氣污染暴露風(fēng)險(xiǎn)道路路徑的選擇；然后根據(jù)道路限速數(shù)據(jù)，計(jì)算按照選擇的低空氣污染暴露風(fēng)險(xiǎn)道路路徑行駛，需要花費(fèi)的時(shí)間，并結(jié)合低空氣污染暴露風(fēng)險(xiǎn)道路路徑選擇的開(kāi)始時(shí)刻和各監(jiān)測(cè)站點(diǎn)空氣污染物小時(shí)濃度更新時(shí)刻，判斷在各監(jiān)測(cè)站點(diǎn)空氣污染物小時(shí)濃度更新時(shí)，人或交通運(yùn)輸工具能否到達(dá)終點(diǎn)，以此確定是否需要對(duì)路徑進(jìn)行重新選擇，從而實(shí)現(xiàn)低空氣污染暴露風(fēng)險(xiǎn)道路路徑實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)選擇。

所述的一種低空氣污染暴露風(fēng)險(xiǎn)的道路路徑選擇方法，步驟2中所述的道路離散最佳間隔的確定，包括以下步驟：

步驟1)：由于各監(jiān)測(cè)站點(diǎn)空氣污染物濃度按照小時(shí)更新，因此，道路路徑選擇都基于整點(diǎn)時(shí)刻；設(shè)道路路徑的選擇時(shí)刻為T，獲取時(shí)刻T對(duì)應(yīng)的整點(diǎn)時(shí)刻t；例如：道路路徑的選擇時(shí)刻為T＝16:32，時(shí)刻T對(duì)應(yīng)的整點(diǎn)時(shí)刻為16點(diǎn)；