一种秸秆焚烧排放清单估算方法技术

本发明专利技术公开一种秸秆焚烧排放清单估算方法，解决现有方法监测准确性差的问题。所述方法包含：获取VIIRS载荷L1B级数据，对每个像元计算亮度温度；根据波段M13、M16的亮度温度值先提取潜在火点，然后在所述潜在火点基础上提取绝对火点，再剔除非秸秆火点，得到秸秆焚烧点；对所述秸秆焚烧点计算不同类型秸秆的单个像元焚烧量；计算不同网格尺度的秸秆焚烧量，建立秸秆焚烧六种污染物排放清单。本发明专利技术实现了基于VIIRS载荷的秸秆焚烧排放清单制作。

【技术实现步骤摘要】
一种秸秆焚烧排放清单估算方法
本专利技术涉及卫星遥感领域，尤其涉及一种秸秆焚烧排放清单估算方法。
技术介绍
秸秆是指小麦、水稻、玉米、薯类、油料、棉花、甘蔗等农作物在收货籽实之后剩余的部分，秸秆焚烧不仅会造成严重的空气污染，还引起能见度下降给道路交通安全带来隐患。人为巡查的办法无法解决秸秆焚烧问题，有人利用视频系统来监控秸秆焚烧，这种监测方式在小范围可以及时掌握重点污染源的动态，提高检查的针对性和时效性，但毕竟费用太高。现有利用卫星遥感数据获取秸秆焚烧火点及其排放信息，可以节省人力物力，但未形成秸秆焚烧排放清单，无法识别秸秆类型和排放通量。
技术实现思路
本专利技术提供一种秸秆焚烧排放清单估算方法，解决现有方法监测准确性差的问题。为解决上述问题，本专利技术是这样实现的：本专利技术实施例指出一种秸秆焚烧排放清单估算方法，包含以下步骤：获取VIIRS载荷L1B级数据，对每个像元计算亮度温度；根据波段M13、M16的亮度温度值先提取潜在火点，然后在所述潜在火点基础上提取绝对火点，再剔除非秸秆火点，得到秸秆焚烧点；对所述秸秆焚烧点计算不同类型秸秆的单个像元焚烧量：Gi,pixel＝Si,pixel×pi×fi其中，i为秸秆类型序号，pixel为像元序号，Gi,pixle为秸秆类型序号i、像元序号pixel的单个像元焚烧量，Si,pixle为第i种类型秸秆的像元面积，pi为第i种类型秸秆的农作物单产，fi为第i种类型秸秆的秸秆产生系数；计算不同网格尺度的秸秆焚烧量，建立秸秆焚烧排放清单，所述不同网格尺度的秸秆焚烧量为：其中，m为网格尺度，j为污染物种序号、j＝1～6对应的污染物种分别为PM、SO2、NOx、BC、OC、CO，为第j种污染物种、m×m网格尺度的秸秆焚烧量，pixel为像元序号，δpixel为第pixel像元的秸秆焚烧像元标识，Gi,pixle为所述秸秆类型序号i、像元序号pixel的单个像元焚烧量，γi,j为秸秆类型序号i、污染物种序号j的秸秆焚烧排放因子。进一步地，所述提取潜在火点的方法为：对每个像元的所述M13、M16的亮度温度值进行判断，若TM13>A1且TM13-TM16>A2，则该像元为潜在火点，其中TM13、TM16分别为每个像元的所述M13、M16的亮度温度值，A1、A2分别为第一、第二阈值。进一步地，所述在潜在火点基础上提取绝对火点的方法为：对每一个所述潜在火点设立一个包含该潜在火点的像元窗口，计算所述像元窗口内M13、M16和M13-M16波段的各像元亮度温度平均值和平均绝对偏差；对所述潜在火点进行判断，若至少满足以下两个条件之一，则该潜在火点为所述绝对火点：条件一：且σM13＞A3；条件二：ΔTM13,16＞A4且TM13＞A5；其中，所述S1、S2、S3分别为第一、第二、第三系数，A3、A4、A5分别为第三、第四、第五阈值。优选地，所述剔除非秸秆火点包括剔除工业热源的高温热异常点和森林火点。优选地，所述方法还包含：剔除云像元。优选地，在所述获取VIIRS载荷L1B级数据，对每个像元计算亮度温度的步骤之后，所述方法还包含：剔除水体像元。优选地，所述VIIRS载荷L1B级数据为NASA官网数据或VIIRS载荷直接接收的数据经过辐射校正和几何校正。进一步地，所述云像元的识别方法为：对每个像元计算波段I1、I2、I3的表观反射率，波段M16、波段I5的亮度温度值，若满足以下至少一个条件，则该像元为云像元：条件一：且TM16＜A7；条件二：且条件三：且其中，分别为所述每个像元计算波段I1、I2、I3的表观反射率，TM16、分别为波段M16、I5的亮度温度值，A6～A11分别为第六～第十一阈值。进一步地，所述水体像元的判断方法为：对每个像元计算波段I1、I2、I3的表观反射率，若至少满足以下两个条件之一，则该像元是水体像元：条件一：且条件二：且其中，分别为所述每个像元计算波段I1、I2、I3的表观反射率。本专利技术有益效果包括：本专利技术提出的秸秆焚烧排放清单估算方法，利用NPP卫星VIIRS载荷的数据，对地面秸秆焚烧情况进行监测，以及对秸秆焚烧点的污染排放通量实现估算，本专利技术能快速、准确、全面建立秸秆排放清单，基于卫星数据可实现对全国范围甚至更大范围的秸秆焚烧情况监测和排放量的估算。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为一种秸秆焚烧排放清单估算方法流程实施例；图2为一种包含水体像元剔除的秸秆焚烧排放清单估算方法流程实施例。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术具体实施例及相应的附图对本专利技术技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。秸秆焚烧不仅会造成严重的空气污染，还引起能见度下降给道路交通安全带来隐患。人为巡查的办法无法解决秸秆焚烧问题，有人利用视频系统来监控秸秆焚烧，这种监测方式在小范围可以及时掌握重点关注范围的动态，提高检查的针对性和时效性，但毕竟费用太高。为此，有人利用无人机开展秸秆禁烧巡查，其巡查的范围较视频相比要扩大了很多，但毕竟我国秸秆焚烧的面积太大，无人机仍无法满足秸秆焚烧监测的需要。早期厉青等人(2009)利用卫星遥感技术监测了2007年全国秸秆焚烧状况，卫星遥感技术可以较好的监测全国的秸秆焚烧态势，而且研究表明秸秆焚烧火点数变化趋势与空气污染指数具有较好的一致性，在污染物扩散条件不利时将导致空气质量明显下降。张思等(2019)使用CMAQ等模拟进行空气质量模拟，结合卫星火点数据、采用排放因子法进行污染物年排放量估算，模拟解释了2014年5月7日四川盆地内发生的一次油菜秸秆焚烧引起的重污染事件。在秸秆焚烧的污染物排放估算方面，王书肖等人采用自下而上的地面调查方法进行秸秆焚烧排放量估算(王书肖等，2008；李建峰，2015)。针对这钟估算方法，彭立群等研究指出秸秆焚烧PM2.5排放量不确定性在-61％～99％之间(彭立群等，2016)。为此，徐敬等人(2018)采用卫星监测等火点燃手排放数据，利用区域化学传输模式WRF-Chem模拟分析了2017年5月秸秆焚烧现象对华北地区空气质量照成一定影响天数达20天。毛慧琴等人(2018)利用MODIS卫星遥感数据获取的秸秆焚烧火点与站点监测信息进行空间分析，即能大量节省人力物力，又有很好的时效性，并揭示其时空分布特性。但到目前为止，还缺少利用卫星遥感估算秸秆焚烧排放清单的方法，使得在区域空气质量预报中，往往由于缺乏秸秆焚烧排放清单的及时输入，造成空气质量预报结果出现巨大的误差。所以，本提案基于现有的卫星遥感监测秸秆焚烧技术，提出快速估算秸秆焚烧污染物排放清单本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种秸秆焚烧排放清单估算方法，其特征在于，包含以下步骤：/n获取VIIRS载荷L1B级数据，对每个像元计算亮度温度；/n根据波段M13、M16的亮度温度值先提取潜在火点，然后在所述潜在火点基础上提取绝对火点，再剔除非秸秆火点，得到秸秆焚烧点；/n对所述秸秆焚烧点计算不同类型秸秆的单个像元焚烧量：/nG

【技术特征摘要】
1.一种秸秆焚烧排放清单估算方法，其特征在于，包含以下步骤：
获取VIIRS载荷L1B级数据，对每个像元计算亮度温度；
根据波段M13、M16的亮度温度值先提取潜在火点，然后在所述潜在火点基础上提取绝对火点，再剔除非秸秆火点，得到秸秆焚烧点；
对所述秸秆焚烧点计算不同类型秸秆的单个像元焚烧量：
Gi,pixel＝Si,pixel×pi×fi
其中，i为秸秆类型序号，pixel为像元序号，Gi,pixle为秸秆类型序号i、像元序号pixel的单个像元焚烧量，Si,pixle为第i种类型秸秆的像元面积，pi为第i种类型秸秆的农作物单产，fi为第i种类型秸秆的秸秆产生系数；
计算不同网格尺度的秸秆焚烧量，建立秸秆焚烧排放清单，所述不同网格尺度的秸秆焚烧量为：



其中，m为网格尺度，j为污染物种序号、j＝1～6对应的污染物种分别为PM、SO2、NOx、BC、OC、CO，为秸秆类型序号i、第j种污染物种、m×m网格尺度的秸秆焚烧量，pixel为像元序号，δpixel为第pixel像元的秸秆焚烧像元标识，Gi,pixle为所述秸秆类型序号i、像元序号pixel的单个像元焚烧量，γi,j为秸秆类型序号i、污染物种序号j的秸秆焚烧排放因子。


2.如权利要求1所述的秸秆焚烧排放清单估算方法，其特征在于，所述提取潜在火点的方法为：
对每个像元的所述M13、M16的亮度温度值进行判断，若TM13>A1且TM13-TM16>A2，则该像元为潜在火点，其中TM13、TM16分别为每个像元的所述M13、M16的亮度温度值，A1、A2分别为第一、第二阈值。


3.如权利要求1所述的秸秆焚烧排放清单估算方法，其特征在于，所述在潜在火点基础上提取绝对火点的方法为：
对每一个所述潜在火点设立一个包含该潜在火点的像元窗口，计算所述像元窗口内M13、M16和M13-M16波段的各像元亮度温度平均值和平均绝对偏差：





















其中，m为所述像元窗口的网格尺度，i0为包含在所述像元...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈博，夏石明，柴向停，
申请(专利权)人：北京中科锐景科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11