[發明專利]基于移動FTIR遙感的點源碳排放通量測算方法

在審

• 申請號: 202210363444.6
• 申請日: 2022-04-08
• 公開（公告）號: CN114739949A
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 王薇;祝錢錢;單昌功;吳鵬;曾祥昱;查玲玲;徐佳慶
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: G01N21/359
• 分類號: G01N21/359;G01W1/02;G01S19/47;G01C21/16
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 江亞平

本發明公開了一種基于移動FTIR遙感的點源碳排放通量測算方法，包括：移動FTIR開展點源溫室氣體柱濃度的閉環走航觀測，基于安置于車輛上的地基FTIR，于車輛行進中準確追蹤太陽光譜，保證系統在運動狀態下FTIR光譜儀仍能不間斷的記錄太陽光譜數據；基于特定光譜篩選和修正前處理方法，剔除受干擾影響嚴重或擬合效果較差的光譜，以控制光譜的質量。本發明基于非線性最小二乘擬合算法反演溫室氣體柱濃度，獲取點源繞圈溫室氣體柱濃度分布；基于地基FTIR繞圈測量的溫室氣體濃度結果結合風速風向信息，進行點源溫室氣體排放通量計算，分析通量計算誤差。

技術領域

本發明屬于環境監測技術領域，具體涉及一種基于移動FTIR遙感的點源碳排放通量測算方法。

背景技術

目前，國內建立的CO2、CH4監測站大多在高山、島嶼和海岸，在城市地區開展高時間分辨率的監測研究相對較少。而且，目前國內監測電廠區域排放主要采用自下而上測算方法，利用排放因子以及煤炭、電力設備運行狀況等統計數據來計算電廠的溫室氣體排放。但是基于排放因子的溫室氣體測算方法存在很大的誤差，難以明確電廠區域溫室氣體排放的變化特征，致使計算出的電廠區域溫室氣體排放量出現偏差。

閉環通量法是評估某一城市或城市重要點源的大氣溫室氣體排放的有效方法。閉環通量法主要利用移動觀測平臺圍繞目標區域閉環的觀測溫室氣體或污染氣體濃度，結合風場信息研究區域內的溫室氣體或污染氣體排放，并根據輸出與輸入通量之差計算區域的排放通量。基于移動光譜遙感的走航觀測也是開展閉環通量觀測的重要方法。

地基傅里葉變換紅外光譜技術FTIR可以實現高精度和高準確度地探測大氣溫室氣體柱濃度。便攜式FTIR光譜儀因體積小，易于部署，而被廣泛作為全球碳觀測的補充。車載便攜式FTIR作為一種移動光譜遙感的走航觀測，也常被用于監測城市和點源溫室氣體的排放。

綜上所述，基于移動FTIR遙感的點源通量排放測算方法，獲取點源的排放通量。基于車輛行進中準確追蹤太陽光譜技術，保證系統在運動狀態下FTIR光譜儀仍能不間斷的對太陽光譜進行記錄，基于閉環走航測量的溫室氣體柱濃度結合風速風向信息，獲得溫室氣體排放通量計算結果。溫室氣體排放結果為明確碳減排提供科學數據。

發明內容

本發明的目的是提供了一種基于移動FTIR遙感的點源碳排放通量測算方法。該方法能夠準確得到點源的碳通量的排放情況。

為實現上述發明目的，本發明提供的一種基于移動FTIR遙感的點源碳排放通量測算方法，所述方法包括以下步驟：

(1)開展所述點源附近溫室氣體柱濃度的閉環走航觀測，基于安置于車輛上的車載的FTIR光譜儀，于車輛行進中準確追蹤太陽光譜，保證在運動狀態下，FTIR光譜儀不間斷的記錄太陽光譜數據，采集太陽光譜；

(2)基于太陽光譜篩選和修正前處理方法，剔除受干擾影響嚴重或擬合效果差的太陽光譜，以控制太陽光譜的質量；基于非線性最小二乘擬合算法反演溫室氣體柱濃度，獲取閉環走航觀測的觀測區域溫室氣體柱濃度分布；

(3)基于所述閉環走航觀測期間測量的溫室氣體濃度結果結合風速風向信息，分析觀測區域溫室氣體濃度分布特征，進行溫室氣體的碳排放通量計算，分析通量計算誤差。

進一步地，所述步驟(1)中的于車輛行進中準確追蹤太陽光譜包括利用陀螺儀實時了解車輛行進方向，然后讀取GPS經緯度信息計算太陽的天頂角與方位角，通過上位機將信息傳遞給電機轉動反射鏡片，實現太陽的實時追蹤。

進一步地，所述步驟(2)中的剔除受干擾影響嚴重或擬合效果較差的太陽光譜包括通過光譜篩選標準來篩除受云層、汽車行進間波動影響嚴重或擬合效果較差的太陽光譜，確保反演光譜的質量。

進一步地，所述步驟(2)中的基于非線性最小二乘擬合算法反演溫室氣體柱濃度包括：