基于后向轨迹的污染源追踪方法及其系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及环境监测技术领域，更具体地设及一种基于后向轨迹的污染源追踪方 法及其系统。
【背景技术】
[0002] 随着大气污染越来越严重，对污染源的分析也日趋重要。目前，计算污染物后向 轨迹的模型有HYSPLIT，HYSPLIT-4模型是由美国国家海洋和大气管理局（NOAA)的空气资 源实验室和澳大利亚气象局在过去20年间联合研发的一种用于计算和分析大气污染物输 送、扩散轨迹的专业模型，该模型具有处理多种气象要素输入场、多种物理过程和不同类型 污染物排放源功能的较为完整的输送、扩散和沉降模式，已经被广泛地应用于多种污染物 在各个地区的传输和扩散的研究中。
[000引然而，上述HYSPLIT模型采用的天气数据是mKM*mKM的数据，该个数据不能很 好的模拟局部气流的运行状态，很有可能由于局部气流的影响而改变污染物的输送轨迹， 因此通过HYSPLIT模型计算污染物后向轨迹时的精度不够；同时，HYSPLIT模型不能解决污 染源追踪的问题，即不能准确的定位污染源的地理位置，从而不能为解决日益严重的空气 污染提供依据。
[0004] 因此，有必要提供一种基于后向轨迹的污染源追踪方法及其系统来来解决污染源 追踪的问题。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种基于后向轨迹的污染源追踪方法，W通过后向轨迹结 合污染源清单来确定污染源的地理位置，进而为解决空气污染提供依据。
[0006] 为实现上述目的，本发明提供了一种基于后向轨迹的污染源追踪方法，包括：
[0007] S1 ;根据污染物的后向轨迹依次计算所述后向轨迹经过的每一网格内所述污染物 的输送概率、距离权重W及时间权重；
[000引 S2 ;根据所述污染物的源清单计算所述网格内所述污染物的排放强度；
[0009] S3;根据所述输送概率、距离权重、时间权重W及排放强度计算所述网格内所述污 染物的输送强度，计算公式为：
[0010] T_l(i，_]?) =R_l(i，_]?)巧（i，_j)*W_d(i，j)
[0011] 其中，U(iJ)为网格（ij)内所述污染物的输送强度，R_l(iJ)为网格（ij) 内所述污染物的输送概率，E(i，j)为网格（i，j)内所述污染物的排放强度，W_d(i，j)为网 格（ij)内所述污染物的距离权重，为网格（ij)内所述污染物的时间权重；
[0012] S4;根据各所述网格内的所述输送强度计算所述后向轨迹上所述污染物的总输送 强度；
[0013] S5 ;取所述污染物在不同时刻的所述后向轨迹重复步骤S1至S4W得到多条所述 后向轨迹对应的多个所述总输送强度；W及
[0014]S6;取所述总输送强度最大的前N个所述后向轨迹经过的网格区域作为预测区 域，根据所述预测区域W及所述源清单确定污染源的地理位置，其中N为正整数。
[0015] 与现有技术相比，本发明基于后向轨迹的污染源追踪方法通过后向轨迹计算污染 物在每一网格内的输送概率、距离权重W及时间权重，并通过源清单计算相应网格内污染 物的排放强度，最后计算得到每个网格内污染物的输送强度，进而得到后向轨迹上污染物 的总输送强度，然后通过计算多条后向轨迹的总输送强度W及将总输送强度最大的N个后 向轨迹经过的网格区域作为预测区域，再将预测区域结合源清单确定污染源的地理位置， 实现了污染源的定位追踪，且结果较为精确，为解决空气污染问题提供了重要依据。
[0016] 较佳地，步骤S5具体为；
[0017] 取1个月内的720条所述后向轨迹重复步骤S1至S4W得到所述后向轨迹对应的 720个所述总输送强度，其中1个月内每隔1小时为所述污染物绘制一条所述后向轨迹。
[0018] 较佳地，根据污染物的后向轨迹计算所述网格内所述污染物的输送概率具体为：
[0019]R_(i, _]?) =T_1 (i, _j)/n
[0020] 其中为所述后向轨迹在所述网格（ij)内的停留时间，n为所述后向 轨迹的运行总时间。
[0021] 较佳地，所述停留时间W所述后向轨迹在所述网格（i，j)内的轨迹点个数表示， 所述运行总时间W所述后向轨迹上的所有轨迹点个数表示。
[0022] 较佳地，根据污染物的后向轨迹计算所述网格内所述污染物的距离权重具体为：
[002引 W_d(iJ) = l/(d(i，j)/5+l)
[0024] 其中d(i，j)为所述网格（i，j)与所述后向轨迹上所述污染物的目的地之间的距 离。
[0025] 较佳地，根据污染物的后向轨迹计算所述网格内所述污染物的时间权重具体为：
[0026] W_tl (i，_]?) = 1/ ((t_l (i，j)) /18+1)
[0027] 其中t_l (i，j)为所述污染物由所述网格（i，j)移动至所述后向轨迹上所述污染 物的目的地所需的时间。
[002引较佳地，根据所述污染物的源清单计算所述网格内所述污染物的排放强度具体 为：
[0029] 从所述源清单中读取所述网格W及3个相邻网格内所述污染物在不同高度层处 的排放强度；
[0030] 依次计算每一所述网格内所述污染物的总排放强度，所述总排放强度为各个高度 层相应的所述排放强度的总和；
[0031] 将所述网格W及相邻网格的所述总排放强度取平均值W作为所述网格内所述污 染物的排放强度。
[0032] 较佳地，所述后向轨迹的计算方法包括：
[0033] (1)从MM5模式生成的NetCDF文件中获取所述污染物在初始点的初始速度；
[0034] (2)根据所述初始点的位置坐标和所述初始速度计算预测点的位置坐标，计算公 式为；P'（t+At) =P(t)+V(P，t)*At;
[0035](3)根据所述初始点和所述预测点的位置坐标对所述预测点进行修正，修正公式 为；P(t+At) =P(t) +0. 5[V(P，t)+V(P'，t+At) ] *At;
[0036] (4)将所述修正点作为所述初始点重复步骤（1)至步骤（3)W获取所述所述污染 物的多个位置坐标进而得到所述所述污染物的所述后向轨迹；
[0037] 其中，P'（t+At)为所述预测点的位置坐标，P(t)为所述初始点的位置坐标，V(P， t)为所述初始速度，At为所述预测点与所述初始点的时间差，P(t+At)为对所述预测点 进行修正后得到的修正点的位置坐标，V(P'，t+At)为所述所述污染物在所述预测点的运 行速度。
[003引相应的，本发明还提供了一种基于后向轨迹的污染源追踪系统，包括：
[0039] 第一参数计算模块，用于根据污染物的后向轨迹依次计算所述后向轨迹经过的每 一网格内所述污染物的输送概率、距离权重W及时间权重；
[0040] 第二参数计算模块，用于根据所述污染物的源清单计算所述网格内所述污染物的 排放强度；
[0041] 输送强度计算模块，用于根据所述输送概率、距离权重、时间权重W及排放强度计 算所述网格内所述污染物的输送强度，计算公式为：
[0042] T-1 (i，_]?) =R-1 (i，_]?)巧（i，_]?) *W_d(i，_]?) *W_tl(i，j)
[00创其中，T_l(i，如为网格（i，如内所述污染物的输送强度，R_l(i，如为网格（i，如 内所述污染物的输送概率，E(i，j)为网格（i，j)内所述污染物的排放强度，W_d(i，j)为网 格（ij)内所述污染物的距离权重，为网格（ij)内所述污染物的时间权重；
[0044] 总输送强度计算模块，用于根据各所述网格内的所述输送强度计算所述后向轨迹 上所述污染物的总输送强度；
[0045] 预测区域获取模块，用于将所述污染物在不同时刻的多个所述后向轨