移動(dòng)式空氣質(zhì)量傳感器的研究與應(yīng)用進(jìn)展

湯明珍，任建寧，伍麗青，高 健

中國環(huán)境科學(xué)研究院大氣環(huán)境研究所，北京 100012

隨著城市大氣污染治理工作的深入開展和環(huán)境空氣質(zhì)量的持續(xù)改善，人們越來越關(guān)注空氣質(zhì)量問題，空氣質(zhì)量的監(jiān)測及其引起的人體健康效應(yīng)也成為大氣環(huán)境領(lǐng)域的研究熱點(diǎn). 近年來，我國空氣質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)飛速發(fā)展，監(jiān)測站點(diǎn)數(shù)量激增，傳感器技術(shù)作為近年來崛起的重要空氣質(zhì)量測量技術(shù)，得到較大范圍的應(yīng)用.

目前，空氣質(zhì)量傳感器主要有顆粒物傳感器(PM)、氣體傳感器〔如二氧化碳(CO)傳感器、二氧化硫(SO)傳感器、氮氧化物(NO)傳感器、臭氧(O)傳感器、黑炭(BC)傳感器〕以及VOCs傳感器等.顆粒物傳感器主要原理有光散射法、電學(xué)法等，氣體傳感器主要原理有電化學(xué)法、光學(xué)法、半導(dǎo)體技術(shù)等.相對基于標(biāo)準(zhǔn)方法的空氣質(zhì)量監(jiān)測儀器，空氣質(zhì)量傳感器具有成本低、體積小、便攜等優(yōu)點(diǎn). 近年來，空氣質(zhì)量傳感器被廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域、不同場景的空氣質(zhì)量監(jiān)測，如室內(nèi)外空氣質(zhì)量監(jiān)測、空氣凈化裝置評估、污染源監(jiān)測等，但也存在一些不足，如易受溫度、相對濕度、系統(tǒng)誤差、動(dòng)態(tài)邊界等因素的影響.

移動(dòng)式空氣質(zhì)量傳感器是將傳感器安裝在移動(dòng)平臺(tái)(如公交車、出租車、私家車、無人機(jī)等)上，對空氣質(zhì)量進(jìn)行動(dòng)態(tài)立體測量的工具. 固定式傳感器雖能以較低成本對周邊環(huán)境開展持續(xù)性監(jiān)測，但存在監(jiān)測盲區(qū)、無法精準(zhǔn)定位污染源等不足；而移動(dòng)式空氣質(zhì)量傳感器的使用提高了環(huán)境監(jiān)測的精確度和覆蓋率，成為固定式傳感器監(jiān)測的補(bǔ)充.

目前，移動(dòng)式空氣質(zhì)量傳感器的搭載平臺(tái)主要有出租車、自行車、可穿戴式設(shè)備、軌道交通、谷歌街景車、垃圾車、小汽車、公共汽車、無人機(jī)等. 該研究對已有基于移動(dòng)平臺(tái)的空氣質(zhì)量傳感器的研究與應(yīng)用情況進(jìn)行了綜述，在此基礎(chǔ)上梳理了移動(dòng)式空氣質(zhì)量傳感器在研究和應(yīng)用中存在的問題及挑戰(zhàn)，針對問題提出了相應(yīng)的解決思路，并對未來移動(dòng)式空氣質(zhì)量傳感器的應(yīng)用場景和發(fā)展進(jìn)行展望.

1 研究方法

根據(jù)搭載平臺(tái)的移動(dòng)方式將移動(dòng)式空氣質(zhì)量傳感器分為固定路線移動(dòng)監(jiān)測、隨機(jī)路線移動(dòng)監(jiān)測以及可操控移動(dòng)監(jiān)測三類；再根據(jù)不同的搭載平臺(tái)細(xì)分，固定路線移動(dòng)監(jiān)測平臺(tái)主要有公共汽車及軌道交通，隨機(jī)路線移動(dòng)監(jiān)測平臺(tái)主要有自行車及出租車，可操控移動(dòng)監(jiān)測平臺(tái)主要有無人機(jī)、觀測車及可穿戴式設(shè)備.

該研究調(diào)研了來自中國知網(wǎng)、Web of Science、IEEE、ScienceDirect、ACS Publications等 數(shù) 據(jù) 庫1999-2021年收錄的文獻(xiàn)及會(huì)議報(bào)告，以及各國環(huán)境保護(hù)署官網(wǎng)關(guān)于移動(dòng)傳感器的政策和項(xiàng)目信息、知名移動(dòng)傳感器公司官網(wǎng)的移動(dòng)傳感器項(xiàng)目簡介等資料.

2 結(jié)果與討論

2.1 移動(dòng)式空氣質(zhì)量傳感器研究現(xiàn)狀

移動(dòng)式空氣質(zhì)量傳感器數(shù)據(jù)質(zhì)量評估

移動(dòng)式空氣質(zhì)量傳感器數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度是一個(gè)爭議較大的問題. 目前，用來評估移動(dòng)式空氣質(zhì)量傳感器數(shù)據(jù)質(zhì)量的參數(shù)主要有決定系數(shù)()、Pearson相關(guān)系數(shù)、Kendall相關(guān)系數(shù)和Spearman相關(guān)系數(shù)等.許多學(xué)者就移動(dòng)式空氣質(zhì)量傳感器的數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行評估，結(jié)果如表1所示. 無論是顆粒物傳感器還是氣體傳感器，其在實(shí)驗(yàn)室測試階段都與標(biāo)準(zhǔn)儀器有較高的一致性，但在實(shí)際運(yùn)行過程中移動(dòng)式空氣質(zhì)量傳感器與固定監(jiān)測站數(shù)據(jù)的相關(guān)性較低(見表1).

表 1 移動(dòng)式空氣質(zhì)量傳感器數(shù)據(jù)質(zhì)量評估Table 1 Assessment of data quality for mobile air quality sensors

移動(dòng)式空氣質(zhì)量傳感器數(shù)據(jù)校準(zhǔn)

由于移動(dòng)式空氣質(zhì)量傳感器在運(yùn)行過程中，對溫度、相對濕度、路面顛簸等因素更敏感，因此需要對其進(jìn)行校準(zhǔn)，主要的校準(zhǔn)算法有線性回歸法、隨機(jī)森林法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等.

線性回歸法

移動(dòng)式空氣質(zhì)量傳感器的數(shù)據(jù)質(zhì)量受多種因素影響，通過對眾多因素的組合估計(jì)及預(yù)測并進(jìn)行回歸分析的校準(zhǔn)方法稱為線性回歸法，根據(jù)變量維度可分為簡單線性回歸和多元線性回歸兩類. 其擬合優(yōu)度用標(biāo)準(zhǔn)誤差表示.

線性回歸法廣泛應(yīng)用于低成本傳感器的校準(zhǔn)中，求解過程簡單，不需要復(fù)雜的算法支撐，但也存在較大的弊端，其僅適用于變量較少的短期校準(zhǔn).

隨機(jī)森林法

隨機(jī)森林法指利用多棵決策樹對樣本進(jìn)行訓(xùn)練并回歸的方法，每棵決策樹之間相互獨(dú)立，最終的回歸結(jié)果由所有的決策樹共同決定. 隨機(jī)森林法是目前應(yīng)用較為廣泛的一種回歸工具 .

隨機(jī)森林算法在傳感器校正的應(yīng)用較為成功，能夠處理大量的輸入變數(shù)并平衡誤差，準(zhǔn)確度較高，但在某些噪音較大的分類或回歸問題上存在過度擬合的情況.

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(artificial neural network，ANN )由大量節(jié)點(diǎn)(或稱神經(jīng)元)相互連接構(gòu)成. 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通常是對某種算法或函數(shù)的逼近，因此可用于移動(dòng)式空氣質(zhì)量傳感器的校準(zhǔn).

目前，常用于移動(dòng)式空氣質(zhì)量傳感器校準(zhǔn)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)包括前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和抽頭延遲神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)兩種，主流的算法是前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò). 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類的準(zhǔn)確度高，并行分布處理能力強(qiáng),分布存儲(chǔ)及學(xué)習(xí)能力強(qiáng)；能夠提取重要信號(hào)、忽略噪聲，因此能夠處理長時(shí)間序列的信息，能充分逼近復(fù)雜的非線性關(guān)系；但需要復(fù)雜的算法支撐，如網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、權(quán)值和閾值的初始值，不能觀察變量之間的學(xué)習(xí)過程，輸出結(jié)果難以解釋，從而影響結(jié)果的可信度和可接受程度.

2.2 移動(dòng)式空氣質(zhì)量傳感器的應(yīng)用現(xiàn)狀

移動(dòng)式空氣質(zhì)量傳感器以其靈活性、簡便性等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于多個(gè)環(huán)保領(lǐng)域，如環(huán)境空氣質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)測、污染源與污染熱點(diǎn)識(shí)別、空氣污染的健康影響評估、結(jié)合模式開展微尺度預(yù)報(bào)等. 根據(jù)其搭載平臺(tái)的移動(dòng)路線特征可大致分為有/無固定路線兩類.

固定路線移動(dòng)監(jiān)測

可用于搭載空氣質(zhì)量傳感器的固定移動(dòng)路線平臺(tái)主要包括公共汽車及城市軌道交通，目前主流的搭載平臺(tái)為公共汽車. 固定路線移動(dòng)監(jiān)測的應(yīng)用如表2所示.

表 2 固定路線移動(dòng)監(jiān)測的應(yīng)用Table 2 Application of fixed route mobile monitoring

公共汽車

搭載于公共汽車上的空氣質(zhì)量傳感器，其監(jiān)測范圍隨公共汽車的移動(dòng)幾乎覆蓋城市所有的主干道. 相對于傳統(tǒng)的固定點(diǎn)監(jiān)測，這種方式覆蓋面更廣，可實(shí)現(xiàn)明確路線的道路環(huán)境空氣質(zhì)量的實(shí)時(shí)監(jiān)測.

公共汽車平臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)為體積較大，可同時(shí)搭載多種空氣質(zhì)量傳感器，測量多種污染物參數(shù). 但由于路線較為固定且主要為主干道，其測量覆蓋率不足，難以代表整個(gè)市區(qū)所有的道路情景；其次，盡管許多學(xué)者使用公共汽車搭載空氣質(zhì)量傳感器來研究行人的空氣污染暴露情況，但由于公交車高度較高，并不能真實(shí)反映行人的空氣污染暴露情況.

城市軌道交通

城市軌道交通人流密集，空氣不流通，人群處于較高的空氣污染暴露水平中. 目前，移動(dòng)傳感器主要用于監(jiān)測地鐵、火車、動(dòng)車等城市軌道交通車廂內(nèi)部和站臺(tái)的空氣質(zhì)量及污染物濃度. 城市軌道交通的便捷性使其成為最主要的通勤工具之一，但其半密閉空間的空氣污染對乘客的健康影響較大. 通過空氣質(zhì)量傳感器對車廂內(nèi)的空氣質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，可評估人群的空氣污染暴露風(fēng)險(xiǎn)，超出預(yù)警時(shí)便采取相應(yīng)的空氣凈化措施.

與常規(guī)大氣污染物相比，軌道交通中半密閉空間中存在的大量細(xì)菌、病毒等對人體健康的影響可能更大. 在城市軌道交通的車廂以及站點(diǎn)內(nèi)增設(shè)微生物指標(biāo)監(jiān)測設(shè)備，將有利于及時(shí)進(jìn)行預(yù)警與防控，減少其對人體健康的影響.

隨機(jī)路線移動(dòng)監(jiān)測

已有學(xué)者利用隨機(jī)移動(dòng)平臺(tái)搭載傳感器開展研究，以期獲得更具空間代表性的數(shù)據(jù)，如利用自行車、出租車等平臺(tái). 隨機(jī)路線移動(dòng)監(jiān)測的應(yīng)用如表3所示.

自行車

自行車輕便小巧，能夠自由穿梭于各種道路中，且行駛速度較慢，將空氣質(zhì)量傳感器置于自行車能得到空間分辨率相對高的數(shù)據(jù).

將空氣質(zhì)量傳感器安裝在自行車或共享單車上，可充分利用公共資源，在低碳減排的同時(shí)還能參與空氣質(zhì)量監(jiān)測；但由于運(yùn)力覆蓋范圍小，且分布相對集中，其搭載的空氣質(zhì)量傳感器得到的數(shù)據(jù)不能很好地覆蓋城市所有區(qū)域.

出租車

出租車載空氣質(zhì)量傳感器是目前應(yīng)用較為廣泛的一種移動(dòng)式監(jiān)測方式. 相對于其他交通工具，出租車運(yùn)營時(shí)間長、軌跡覆蓋廣. 通過出租車搭載傳感器，可最大程度上覆蓋城市路網(wǎng)，并大幅節(jié)省運(yùn)行成本，也可精確識(shí)別道路相關(guān)污染源.

表 3 隨機(jī)路線移動(dòng)監(jiān)測的應(yīng)用Table 3 Application of random route mobile monitoring

出租車搭載傳感器作為一種高效的監(jiān)測方式，不僅可以用于評估道路環(huán)境空氣污染，也可以更加客觀地評估其對人體健康的影響. 基于出租車高頻行駛特點(diǎn)，傳感器數(shù)據(jù)將具備環(huán)境大數(shù)據(jù)特征，在未來與交通數(shù)據(jù)、人口密度數(shù)據(jù)、源排放清單、城市興趣點(diǎn)數(shù)據(jù)等結(jié)合分析，可發(fā)揮較大潛力.

可操控移動(dòng)監(jiān)測

可操控移動(dòng)監(jiān)測是研究者按照自己的目的和意圖，以預(yù)設(shè)計(jì)的方式和路線進(jìn)行監(jiān)測. 主要載體有無人機(jī)、走航觀測車以及可穿戴設(shè)備，如手環(huán)、腰帶、背包等. 可操控移動(dòng)監(jiān)測的應(yīng)用如表4所示.

表 4 可操控移動(dòng)監(jiān)測的應(yīng)用Table 4 Application of maneuverable mobile monitoring

無人機(jī)

無人機(jī)載空氣質(zhì)量傳感器探測范圍廣，能覆蓋人類難以到達(dá)的區(qū)域，且用于低空空氣質(zhì)量監(jiān)測及大氣數(shù)值模擬與預(yù)報(bào)的成本較低. 無人機(jī)主要分為固定翼和旋轉(zhuǎn)翼兩類，機(jī)載空氣質(zhì)量或氣體傳感器可用于污染源排放強(qiáng)度識(shí)別與定位、污染物水平分布與擴(kuò)散評估，以及獲取氣體污染物的垂直濃度廓線等.

目前，無人機(jī)載空氣質(zhì)量傳感器廣泛應(yīng)用于大氣環(huán)境科研、污染源排放監(jiān)管等方面. 但由于技術(shù)不成熟，無法完全實(shí)現(xiàn)自主避障，還需技術(shù)人員遠(yuǎn)程操控；并且無人機(jī)旋翼會(huì)影響傳感器進(jìn)氣流量的穩(wěn)定，降低信噪比，雖然可通過架高傳感器減少影響，但仍無法徹底避免，因此改進(jìn)傳感器等硬件設(shè)施或改良校準(zhǔn)算法十分重要.

觀測車

將傳感器安裝在觀測車(如谷歌街景車、移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室等)，可根據(jù)研究目的到感興趣的區(qū)域進(jìn)行空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)采集，也可對城市監(jiān)測站點(diǎn)未覆蓋的區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測.

街景車是采集街道圖像數(shù)據(jù)并同步至在線地圖的重要工具. 隨著公眾對空氣質(zhì)量的關(guān)注，街景車還加入了空氣質(zhì)量監(jiān)測的服務(wù)，為道路污染源識(shí)別提供支持. 此外，可操控車載監(jiān)測也可用于針對機(jī)動(dòng)車排放源的跟車測量，如Woo等將CO、NO傳感器置于移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室，并采用計(jì)算流體力學(xué)(computational fluidic dynamics，CFD)的方法評估了前方汽車尾氣對道路環(huán)境空氣污染的貢獻(xiàn).

多數(shù)傳統(tǒng)移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室裝載的空氣質(zhì)量或污染氣體監(jiān)測儀器價(jià)格昂貴且需要專人操作和維護(hù). 雖然傳感器精度以及穩(wěn)定性較傳統(tǒng)監(jiān)測儀器稍差，但搭載傳感器的觀測車已經(jīng)能滿足大部分對數(shù)據(jù)精度要求不高的用戶群體需求.

便攜式與可穿戴式設(shè)備

可穿戴式空氣質(zhì)量傳感器的應(yīng)用有利于研究個(gè)體空氣污染暴露情況. 可在手環(huán)、腰帶、書包以及手機(jī)等日常使用的便攜式設(shè)備中植入空氣質(zhì)量傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測使用者所處環(huán)境的空氣質(zhì)量狀況，并結(jié)合心率等健康指標(biāo)評估空氣污染暴露水平. 還有研究將傳感器植入手機(jī)以及平板電腦中，獲取使用者移動(dòng)時(shí)的空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)，并通過手機(jī)蜂窩網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳至互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享. 可穿戴式空氣質(zhì)量傳感器的使用有利于未來全民環(huán)境健康監(jiān)測的推廣.

目前，可穿戴式空氣質(zhì)量傳感器應(yīng)用最主要的問題是用戶隱私，獲取空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)的同時(shí)還需同步獲取定位以及用戶健康狀況指標(biāo)等數(shù)據(jù). 因此，需要考慮用戶的接受程度，傳感器對用戶日常生活的影響以及如何減輕用戶負(fù)擔(dān)等關(guān)鍵問題.

2.3 移動(dòng)傳感器監(jiān)測研究與應(yīng)用中面臨的挑戰(zhàn)

在已有研究和應(yīng)用中，移動(dòng)式空氣質(zhì)量傳感器為精細(xì)化監(jiān)測和精準(zhǔn)溯源提供了重要手段，成為固定式傳感器的有益補(bǔ)充. 但也正因?yàn)椤耙苿?dòng)”，傳感器在數(shù)據(jù)質(zhì)量提升、應(yīng)用場景優(yōu)化以及數(shù)據(jù)融合分析等方面面臨挑戰(zhàn).

數(shù)據(jù)質(zhì)量需進(jìn)一步提升

已有研究中評估傳感器性能的指標(biāo)主要有線性度、準(zhǔn)確度、精度、響應(yīng)時(shí)間、檢測限等. 移動(dòng)式空氣質(zhì)量傳感器與固定式空氣質(zhì)量傳感器相同，數(shù)據(jù)質(zhì)量受溫度、相對濕度、風(fēng)速、動(dòng)態(tài)邊界、傳感器本身系統(tǒng)誤差以及非目標(biāo)氣體的交叉敏感等影響. 由于移動(dòng)式空氣質(zhì)量傳感器在使用過程中外部環(huán)境變化明顯，因此對上述影響因素更加敏感. 除此之外，移動(dòng)式空氣質(zhì)量傳感器較固定式傳感器面臨更多的干擾，如搭載平臺(tái)運(yùn)行過程中產(chǎn)生的震動(dòng)、不同運(yùn)行速度造成的羽流不同等都會(huì)對數(shù)據(jù)質(zhì)量造成影響. 因此，保證移動(dòng)式空氣質(zhì)量傳感器長期穩(wěn)定運(yùn)行是一個(gè)挑戰(zhàn)，保證數(shù)據(jù)的高質(zhì)量也是挑戰(zhàn).

此外，不同移動(dòng)方式(如固定路線、隨機(jī)路線、可操控等)的校準(zhǔn)方法不同，依托參比數(shù)據(jù)(如標(biāo)準(zhǔn)站點(diǎn))進(jìn)行動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)的方法也不同. 移動(dòng)監(jiān)測方式的多樣性決定了數(shù)據(jù)校準(zhǔn)方式的多樣，給數(shù)據(jù)校準(zhǔn)帶來較大挑戰(zhàn).

應(yīng)用場景需進(jìn)一步優(yōu)化

移動(dòng)傳感器基于不同的搭載平臺(tái)可用于多個(gè)應(yīng)用場景，如空氣質(zhì)量監(jiān)測、污染熱點(diǎn)識(shí)別、交通源識(shí)別等，但不同搭載平臺(tái)的空氣質(zhì)量傳感器有其局限性，如數(shù)據(jù)質(zhì)量不穩(wěn)定、依賴于穩(wěn)定的環(huán)境條件、校準(zhǔn)時(shí)間長等. 盡管目前移動(dòng)式空氣質(zhì)量傳感器的應(yīng)用還存在較多局限，但隨著居民對空氣質(zhì)量關(guān)注度的提高，移動(dòng)式空氣質(zhì)量傳感器以其便攜、價(jià)廉的優(yōu)點(diǎn)具有較好的發(fā)展前景. 因此，應(yīng)根據(jù)不同場景的核心需求，應(yīng)用最合適的移動(dòng)平臺(tái)搭載傳感器.

移動(dòng)監(jiān)控對于污染源的監(jiān)控十分有效，但不同污染源的排放形式、排放特征污染物、排放時(shí)間空間特點(diǎn)等差異較大. 以揚(yáng)塵為例，揚(yáng)塵的來源主要有道路源、工業(yè)源以及自然源等，要對揚(yáng)塵進(jìn)行全面監(jiān)測與控制就需要部署多種移動(dòng)方式的傳感器，因此在覆蓋盡量多排放情景的移動(dòng)式空氣質(zhì)量傳感器監(jiān)測領(lǐng)域面臨挑戰(zhàn).

此外，近年來隨著信息化速度加快，許多學(xué)者將移動(dòng)式空氣質(zhì)量傳感器與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)緊密結(jié)合，可以更及時(shí)、更準(zhǔn)確地反映環(huán)境空氣質(zhì)量. 除此之外，還應(yīng)提升傳感器本身的質(zhì)量和能力，與更多需求進(jìn)行深度融合，適應(yīng)更多元的應(yīng)用場景，

數(shù)據(jù)挖掘需進(jìn)一步深入

移動(dòng)式空氣質(zhì)量傳感器測量因同時(shí)兼顧時(shí)間與空間代表性，其數(shù)據(jù)量在同等數(shù)目監(jiān)測節(jié)點(diǎn)條件下較固定式傳感器測量數(shù)據(jù)多30%～50%. 自身數(shù)據(jù)量的增加以及移動(dòng)式監(jiān)測中與其他類型數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性的增加，給數(shù)據(jù)分析的“質(zhì)”與“量”均帶來挑戰(zhàn).

移動(dòng)式空氣質(zhì)量傳感器能產(chǎn)生大量高時(shí)空分辨率的數(shù)據(jù). 但復(fù)雜的街區(qū)環(huán)境、車流之間尾氣羽流的影響以及空間覆蓋率等客觀因素和問題都會(huì)影響數(shù)據(jù)對真實(shí)環(huán)境空氣質(zhì)量的反映，不同應(yīng)用場景的移動(dòng)傳感器運(yùn)行速度不同、周邊場景不同、使用高度不同，受到的周邊環(huán)境干擾也不同，因此需要根據(jù)周邊環(huán)境特點(diǎn)優(yōu)化數(shù)據(jù)分析，使其更加準(zhǔn)確客觀.

充分挖掘移動(dòng)式空氣質(zhì)量傳感器的監(jiān)測數(shù)據(jù)，還需與城市下墊面數(shù)據(jù)、污染源動(dòng)態(tài)排放數(shù)據(jù)、人口分布數(shù)據(jù)等進(jìn)行綜合分析. 在移動(dòng)式空氣質(zhì)量傳感器使用過程中，建筑體積密度、建筑覆蓋率、裙房層前沿面積指數(shù)和建筑高度變異性對其性能的影響十分顯著. 在車流密集的地方，前方汽車尾氣的影響也會(huì)影響數(shù)據(jù)對真實(shí)環(huán)境濃度的反應(yīng)，在交通擁堵路段，若移動(dòng)式空氣質(zhì)量傳感器距離前方排氣孔過近，傳感器捕捉的污染濃度較周邊道路環(huán)境高，對污染水平的估計(jì)也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的偏移. 除此之外，要呈現(xiàn)某一地區(qū)的污染物真實(shí)來源與影響，需將移動(dòng)式空氣質(zhì)量傳感器數(shù)據(jù)與城市動(dòng)態(tài)排放清單、人群分布動(dòng)態(tài)特征等數(shù)據(jù)結(jié)合，開展多種大數(shù)據(jù)融合分析，深化挖掘數(shù)據(jù)潛力.

3 結(jié)論與展望

3.1 結(jié)論

a)移動(dòng)式空氣質(zhì)量傳感器因其使用成本較低，便攜性、靈活性高，適用性強(qiáng)，能夠提供高時(shí)空分辨率的數(shù)據(jù)，近年來被廣泛應(yīng)用于科研、工業(yè)污染物排放監(jiān)測、農(nóng)業(yè)污染排放監(jiān)測等領(lǐng)域，并且在環(huán)境管理領(lǐng)域發(fā)揮的作用越來越大，成為固定式傳感器網(wǎng)格化監(jiān)測的有益補(bǔ)充.

b)移動(dòng)式空氣質(zhì)量傳感器的應(yīng)用主要分為固定路線移動(dòng)監(jiān)測、隨機(jī)路線移動(dòng)監(jiān)測以及可操控移動(dòng)監(jiān)測三大類. 其搭載平臺(tái)種類較多，如公共汽車、城市軌道交通、自行車、出租車、無人機(jī)、觀測車、便攜式與可穿戴式設(shè)備等.

c)近年來，移動(dòng)式空氣質(zhì)量傳感器的研究與應(yīng)用發(fā)展較快，但在數(shù)據(jù)質(zhì)量提升、應(yīng)用場景優(yōu)化、數(shù)據(jù)深入挖掘等方面仍面臨較大挑戰(zhàn).

3.2 展望

a)應(yīng)進(jìn)一步提升傳感器自身性能，保證數(shù)據(jù)的長期穩(wěn)定性，優(yōu)化動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)方法或方法組合，提高校準(zhǔn)的精度及效率，保證數(shù)據(jù)質(zhì)量.

b)針對污染源的排放特征，進(jìn)一步優(yōu)化移動(dòng)傳感器的應(yīng)用場景，或通過加強(qiáng)移動(dòng)傳感器與其他監(jiān)測手段的融合，提升監(jiān)測針對性和有效性.

c)充分、深入分析移動(dòng)式空氣質(zhì)量傳感器自身數(shù)據(jù)，并將其產(chǎn)出數(shù)據(jù)進(jìn)一步與交通、人口分布、排放源清單、城市興趣點(diǎn)等多種數(shù)據(jù)進(jìn)行融合分析，以挖掘其最大價(jià)值.