[發明專利]一種基于交通運行狀態的路網細顆粒物研究方法

在審

• 申請號: 202110942558.1
• 申請日: 2021-08-17
• 公開（公告）號: CN113642241A
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發明（設計）人: 于濱;劉忠山;張力;崔少華;薛勇杰
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06K9/62;G08G1/01;G06F119/02
• 代理公司: 合肥云道爾知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 34230
• 代理人: 司楠

本發明公開了一種基于交通運行狀態的路網細顆粒物研究方法基于細顆粒物區域傳輸識別算法建立城市細顆粒物傳輸識別模型，進而獲得區域細顆粒物傳輸的時間、濃度及方向等信息，排除細顆粒物區域傳輸對本地交通細顆粒物排放的監測干擾；然后通過城市道路分類以及路網交通運行實際數據，對路網交通運行時空特征進行提取，建立了考慮交通運行狀態的路網細顆粒物時空排放模型；路網細顆粒物時空排放模型從路網實際交通運行狀態出發，反映了路網交通運行所產生的路網細顆粒物時空排放特征。本發明有利于研究城市細顆粒物變化狀況，為有針對性的實行城市交通誘導、規劃城市交通網提供新的視角，使從城市交通排放角度采取高效率的交通控制成為可能。

技術領域：

本發明涉及城市環境研究領域，尤其涉及一種基于交通運行狀態的路網細顆粒物研究方法。

背景技術：

從2013年以來，霧霾等空氣污染情況突然闖入人們的視野，并為人們敲響了城市空氣污染的警鐘，引起了人們對空氣污染問題的重視。在全部空氣污染物中，PM2.5成為許多疾病的重要影響因素，尤其是在呼吸相關的疾病中，在過去十年已經被許多流行性病學研究所證明。2012年世界衛生組織估算城市環境的污染引起大約370萬人過早的死亡。城市中機動車行駛時產生大量的尾氣排放，增加了城市空氣中可吸入細顆粒物的污染，引發了人們廣泛的關注。根據2018年北京市生態環境局發布的結果，目前北京本地的PM2.5來源中，移動來源所占比例最大，達到45％。因此，城市中交通細顆粒物排放對環境空氣質量的影響不可忽略，有必要進行深入研究。

在城市交通排放相關研究中，首要問題就是量化城市交通運行產生的排放和污染水平，這不僅是決策部門制定科學合理的減排目標、實施切實有效減排方案的前提，同時也是主要難點所在。機動車作為污染源時刻處于移動中，對其產生的排放監測是一大難點。理論上只要對城市中全部機動車的排放進行監測統計就可以得到城市的排放總量，但是在實際生活中，由于技術、設備等條件限制無法通過直接測量的方式對機動車行駛的全過程進行實時監測和統計，加之城市中機動車保有量巨大，出于實際成本的考慮也無法對城市中全部的行駛車輛進行排放監測。因此，必須通過科學合理的方法對城市中機動車排放總量進行合理的估算。再者，機動車排放并非穩定不變，受到車輛行駛狀態、車輛排放控制技術、車輛類型等諸多因素的疊加影響，所在排放時必須考慮交通運行的狀態，而城市交通本身就是一個復雜系統，城市交通運行狀態時刻變化，如果對交通運行狀態變化不能精準把握，對城市交通運行狀態下機動車排放的量化也就無從談起。

目前大部分關于交通排放的研究都是基于城市整體的宏觀排放，難以細化到城市內部，而基于部分路段的道路排放的微觀研究，又很難從整體把握路網交通運行狀態與路網細顆粒物排放間的關系，因此現有的機動車排放清單難以滿足對排放精細化管控的需求。因此，選用合理的方式量化城市交通尾氣排放對于城市環境的影響成為了亟待解決的問題。

發明內容：

針對上述問題，本發明采用一種基于交通運行狀態的路網細顆粒物研究方法，該方法通過剔除其他區域污染物區域傳輸的影響，通過將污染物測量數據、出租車交通駕駛數據、天氣數據在內的多種數據應用到路網排放模型中，準確分析道路交通狀態及交通尾氣排放對環境影響狀況。

本發明使用的數據來源包含公布的污染物測量數據、路側自主安裝的污染物測量設備數據、車輛數據、天氣數據。其中車輛數據包括車輛編號、車輛瞬時速度、經緯度信息、轉向角數據。檢測器數據包括不同時刻下污染物濃度數據。天氣數據包括與檢測器和車輛數據相同日期的區域風速、風向、溫度、濕度數據。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：

一種基于交通運行狀態的路網細顆粒物研究方法，它包括以下步驟：

(1)基于細顆粒物區域傳輸識別算法建立城市細顆粒物傳輸識別模型，從時間和空間兩個維度對細顆粒物區域傳輸進行識別；

(2)根據道路車輛實際運行狀態對城市路網中的道路進行類型劃分，采用基于車輛運行參數的自適應密度聚類算法，得到更為符合實際行駛狀態的城市路網分類；