温控系统在DOAS下对SO_2检测中的设计与应用

差分吸收光谱技术(DOAS)主要应用于环境污染物监测中,环境检测的不稳定性会造成监测设备数据采集的准确性改变,也会造成监测气体吸收光谱的改变。采用了一种基于DSP的温控系统,即使用温度控制系统采集和监控整套DOAS系统的温度。通过该温度控制系统调节温度,分别在不同温度下,验证了温度对光谱仪的CCD暗电流和SO2气体的吸收光谱的影响。实验表明,暗电流随周围温度的下降呈指数下降,当温度达到20℃时,暗电流的变化较为平缓。并将该温度下的气体反演浓度与实际配比浓度进行对比,其误差约为2%。     

基于多源遥感及气象数据的河流非光学活性水质参数反演模型研究

针对传统河流水质监测成本高、地面监测站点稀疏等问题,基于哨兵2卫星多光谱遥感数据,结合MODIS地表温度、植被指数、气溶胶光学厚度数据产品,以及ERA5气象数据产品中的地表风速数据,以非光学活性参数溶解氧(DO)、化学需氧量(COD)和氨氮(NH₃-N)的地面水质监测站的监测数据为参照,采用支持向量回归(SVR)、随机森林(RF)和多层感知机(MLP)3种机器学习方法,通过对比实验选出每种水质参数最优反演模型及其对应的输入特征组合。模型性能测试实验结果表明,利用多源遥感及气象数据反演出的DO、COD以及NH₃-N的决定系数(R²)分别为0.896、0.781、0.529,均方根误差(RMSE)分别为0.263 mg/L、0.383 mg/L、0.061 mg/L。与仅使用哨兵2卫星多光谱遥感数据的反演结果相比,R²分别提高了7.04%、19.05%、18.34%,RMSE分别降低了34.58%、37.42%、14.08%。表明多源遥感及气象数据对提高DO、COD以及NH₃-N水...     

天宫二号数据大气细颗粒物遥感反演

针对天宫二号(TG-2)大气细颗粒物遥感反演及可行性问题,利用TG-2宽波段成像仪的可见近红外波段数据,结合MOD09A1地表反射率产品构建地表反射率库,使用6S传输模型和深蓝算法反演气溶胶光学厚度(aerosol optical depth, AOD),并结合能见度和相对湿度数据对AOD进行订正,利用统计模型估算了鲁豫皖典型地区的大气细颗粒物PM_2.5浓度,并对PM_2.5浓度的空间分布进行分析。结果表明：天宫二号数据在AOD和PM_2.5遥感反演中具有较高的可行性,拟合度分别达到0.910和0.902;经过垂直订正和湿度订正,PM_2.5和AOD之间的相关性大幅度提高;PM_2.5的空间分布呈“污染岛”特征,这在气溶胶排放和扩散研究中起着重要作用。天宫二号PM_2.5反演为区域大气污染监测提供了一种有效手段。     

基于紫外差分算法的机动车尾气检测方法研究

应用紫外差分吸收光谱技术(DOAS)实现机动车尾气中S02和NOx的检测.对DOAS的测量原理和差分光路进行分析研究,采用多元线性回归模型和最小二乘法拟合的方法来实现DOAS技术数据处理,应用LabVIEW8.2图形化开发环境设计了机动车尾气紫外检测系统软件,实现了光谱数据的采集、显示、保存,查询等功能.通过标准气体实...     

基于随机森林的京津冀地区PM2.5遥感反演及变化分析

大气细颗粒物PM_2.5是影响人类生存环境和身体健康的主要大气环境污染物,研究PM_2.5质量浓度季节变化的规律及空间分布特征,对于大气污染物的预防和治理有着重要的意义。利用2018～2020年MODIS卫星L2级AOD产品、MERRA-2气象数据以及地面站点PM_2.5实测数据,基于改进的随机森林算法,构建AOD-PM_2.5反演模型,对京津冀地区PM_2.5质量浓度进行估算,并分析PM_2.5质量浓度空间分布特征以及季节变化规律。结果表明：(1)春夏秋冬4组模型决定系数(R2)均值分别为0.78、0.66、0.83、0.83,模拟精度较高。(2)2018～2020年京津冀地区春夏秋冬四季PM_2.5浓度呈显著的空间分布特征及季节变化规律。其中PM_2.5污染最大值出现在冬季,最小值出现在夏季。(3)历年同季节相比,京津冀地区PM_2.5污染范围和浓度数值均有所减小,2020春季和秋季PM_2.5<...     

大气甲烷探测进展与全球甲烷分布分析

甲烷(CH₄)是大气中具有化学活性和辐射活性的气体。随着人类文明的发展,CH₄的总量一直在增加。工业革命前全球CH₄浓度为700 ppbv,到20世纪90年代它的浓度达到1714 ppbv。研究阐述了CH₄地基探测、空基探测、星基探测及反演算法的发展现状。自1979～1983年Nimbus-7卫星上的SAMS探测仪首次实现对平流层CH₄浓度探测以来,国际上已有许多可探测CH₄的卫星探测仪。随着卫星探测技术的发展及反演算法的改进,卫星传感器反演的CH₄精度逐渐提高。其中天底模式下TROPOMI传感器反演的CH₄浓度与地面站点数据的偏差为14 ppbv(0.8%);临边/掩星模式下ACE-FTS反演的对流层至平流层下部CH₄廓线精度在10%以内。而后,基于AIRS L3产品分析了300 hPa、150 hPa全球CH₄浓度变化趋势和分布特征,2010～2020年全球CH     

基于GOCI卫星的大气细颗粒物PM2.5的遥感反演及其时空分布规律研究

随着我国经济的快速发展和城市化进程的加快,大气细颗粒物PM_2.5已经成为影响我国大气环境污染的主要因素之一。利用静止卫星数据可以获取大范围的面状PM_2.5信息,为我国大气环境的监测、治理、预测等提供了不可替代的数据源。以江苏省为研究区,利用静止卫星GOCI数据,在反演逐时气溶胶光学厚度（AOD）的基础上,结合气象因子,利用多元统计分析进行了研究区PM_2.5的遥感反演研究。结果表明：基于AOD的多元统计模型,在估计的PM_2.5浓度和观测值之间表现出良好的一致性,拟合度R ²为0.665 2。在对AOD进行湿度订正后得到的dry AOD进行多元统计建模,预测的PM_2.5浓度与观测值之间的拟合度R ²达到了0.702 6,证明了经过湿度订正后的“干”AOD与PM_2.5之间建立的关系更加可靠。使用GOCI反演的AOD计算PM_2.5浓度,在空间分辨率和时间分辨率上充分体现了GOCI作为静止卫星监测PM_2.5的优势。在空间分分辨率上,基于GOCI卫星获取AOD的空间分辨率为500 m,优于MODIS 10 km的AOD产品;时间分辨率上,基于GOCI获取AOD实现每日自9:00~16:00逐小时监测,优于MODIS每日两次的AOD产品。     

煤矿工作面安全状态评价指标赋权策略研究

煤矿工作面安全状态精准评价可促进矿井安全管理水平和防灾抗灾能力提升。以CH₄浓度、CO₂浓度、CO浓度、O₂浓度、温度、风速6种工作面环境监测数据为评价指标,对工作面安全状态进行评价分析。为合理确定评价指标的权重,提高安全评价结果的准确性,采用模糊层次分析法(FAHP)计算评价指标的主观权重、G-GRITIC法计算指标的客观权重,通过基于改进博弈论(IGT)的组合赋权法将主观权重与客观权重结合,得出评价指标的组合权重,解决了决策过程中主客观信息不一致性问题。基于陕西黄陵二号煤矿有限公司209综采工作面安全监控系统采集数据,对基于IGT的组合赋权法进行实验验证,结果表明该方法有效避免了线性加权法、平均加权法的主观判断性,优化了基于博弈论(GT)的组合赋权法的偏差结果,得到的评价指标更加合理,可获得更加准确的煤矿工作面安全状态评价结果。     

贵金属Au对半导体金属氧化物气体传感器性能影响研究

随着工业时代到来，为国家发展提供便利的同时，大量排放的有毒气体造成的环境污染问题逐渐影响人们的生活。如何快速有效地检测有毒气体的浓度成为一个重要的研究课题。文章主要通过溶胶凝胶法制备气敏材料，制作气体传感器，针对NO₂、SO₂、NH₃等有毒气体，测试其气敏性能。通过实验与数据分析，对比了几种常用的半导体金属气敏材料WO₃、SnO₂、In₂O₃的气敏性能，以及向材料中掺杂贵金属Au后的气敏性能，总结归纳了贵金属Au对几种气体传感器常用半导体金属气敏材料气敏性能的影响。研究发现，贵金属Au对提高气体传感器灵敏度和缩短响应恢复时间方面有着较为正面的作用。     

基于哨兵-2数据的喀斯特高原深水湖库CODMn遥感反演

利用哨兵-2数据及多种方法反演喀斯特高原深水湖库的高锰酸盐指数(COD_Mn),对于区域水环境管理和丰富水质反演理论具有重要意义。以贵阳市红枫湖与百花湖为研究区,基于Sentinel-2 MSI影像和COD_Mn浓度数据,使用随机森林回归(RFR)、支持向量回归方法(SVR)、高斯过程回归(GPR),构建COD_Mn反演模型,获得2018～2020年不同时期的COD_Mn空间分布。结果表明：(1)RFR模型估算精度最高,验证集RMSE为0.222 mg·L^-1,MAPE为5.84%,R2为0.841;(2)红枫湖COD_Mn浓度变化呈现上游高于下游、春季高于夏季的时空分布特征。百花湖除了上游,整体湖区COD_Mn浓度较低且随时间变化不大。研究揭示了RFR模型与Sentinel-2数据在喀斯特高原深水湖库COD_Mn浓度反演具有良好的适用性。