衛(wèi)星遙感技術(shù)在安陽(yáng)市空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)位優(yōu)化中應(yīng)用

王 兵，唐 敏，王 穎，劉志光

(河南省安陽(yáng)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，河南 安陽(yáng) 455000)

引 言

近年來(lái)，持續(xù)的霧霾天已成為危害中國(guó)公民健康的最主要環(huán)境污染問(wèn)題[1-2]，人們也愈加關(guān)注環(huán)境空氣質(zhì)量狀況，各城市逐漸開(kāi)展環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)[3]，并在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)實(shí)時(shí)發(fā)布監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。隨著社會(huì)的快速發(fā)展，城市環(huán)境空氣質(zhì)量特征以及污染物分布特征發(fā)生顯著變化，隨著中小城市的快速發(fā)展，城區(qū)面積也在發(fā)生變化，原有的監(jiān)測(cè)點(diǎn)呈現(xiàn)出數(shù)量上的不足或空間分布的不科學(xué)[4]等問(wèn)題，不能全面客觀地反映整個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)域的環(huán)境空氣質(zhì)量水平[5]。因此，結(jié)合現(xiàn)有的城市環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)位分布狀況，適應(yīng)現(xiàn)有城市的經(jīng)濟(jì)水平、發(fā)展規(guī)劃、污染源分布等需求與變化，開(kāi)展監(jiān)測(cè)點(diǎn)位優(yōu)化調(diào)整工作對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)和管理具有重要意義[6]。但由于現(xiàn)有城市網(wǎng)格化布點(diǎn)監(jiān)測(cè)所需人力、設(shè)備、資金等成本的限制，無(wú)法對(duì)城市全區(qū)域環(huán)境空氣質(zhì)量進(jìn)行高密度的布點(diǎn)監(jiān)測(cè)[7]，衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)具有代表性強(qiáng)又具經(jīng)濟(jì)性，能對(duì)城市實(shí)施全方位、全天候的監(jiān)測(cè)覆蓋，滿足了環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)位優(yōu)化調(diào)整的需求。因此，文中以安陽(yáng)市城區(qū)點(diǎn)位實(shí)施優(yōu)化過(guò)后達(dá)到明顯效果的案例為例，綜合研究多種因素作用下利用衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)開(kāi)展對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位優(yōu)化調(diào)整的研究分析。

1 研究方法及研究過(guò)程

1.1 研究方法

根據(jù)城市建成區(qū)的規(guī)模和行政區(qū)規(guī)劃，城市環(huán)境空氣狀況和發(fā)展趨勢(shì)，敏感受體分布，結(jié)合地形、氣象等自然因素，按照《環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布設(shè)技術(shù)規(guī)范(試行)》(HJ 664—2013)相關(guān)技術(shù)要求，利用遙感影像分析安陽(yáng)市的城市擴(kuò)展時(shí)空特征及其驅(qū)動(dòng)力[8]，利用遙感衛(wèi)星監(jiān)測(cè)技術(shù)解譯圖片并選定環(huán)境空氣質(zhì)量較有代表性的區(qū)域[9]；實(shí)地自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，結(jié)合收集的氣象、地理、人口分布、土地利用等資料以及費(fèi)用效益分析結(jié)果等，遴選出最具代表性的環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)位。

1.2 研究過(guò)程

1.2.1 調(diào)查收集安陽(yáng)市監(jiān)測(cè)區(qū)域現(xiàn)狀

結(jié)合實(shí)際需要，對(duì)城市環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)布點(diǎn)與優(yōu)化方法[10-11]、布點(diǎn)原則[12]、特點(diǎn)及適用范圍等相關(guān)資料進(jìn)行文獻(xiàn)調(diào)研，對(duì)監(jiān)測(cè)內(nèi)容、范圍等進(jìn)行資料收集和調(diào)查，建立與之相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，并收集5到10年安陽(yáng)市氣象條件資料，包括降水、風(fēng)向、風(fēng)速等。統(tǒng)計(jì)安陽(yáng)市歷史環(huán)境空氣質(zhì)量、污染源、城市基本情況(人口、城市建設(shè)規(guī)劃等)等，了解污染物種類、時(shí)空分布及區(qū)域分類。調(diào)查分析安陽(yáng)市污染源排放狀況和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)分布對(duì)環(huán)境空氣質(zhì)量影響。

1.2.2 網(wǎng)格篩選

研究確定衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)結(jié)果參與布點(diǎn)的指標(biāo)，在衛(wèi)星遙感觀測(cè)等工作的基礎(chǔ)上，初步選定能夠反映城市環(huán)境空氣質(zhì)量平均水平的區(qū)域，再根據(jù)實(shí)測(cè)技術(shù)規(guī)范要求，按照每個(gè)網(wǎng)格面積2×2km2將適合布點(diǎn)的區(qū)域進(jìn)行復(fù)選。

基于衛(wèi)星遙感確定地面監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)布點(diǎn)優(yōu)化方案，結(jié)合安陽(yáng)本地的自然地理環(huán)境信息，采用多目標(biāo)優(yōu)化方法篩選出能夠客觀科學(xué)代表城市環(huán)境空氣質(zhì)量水平的局部區(qū)域，確定安陽(yáng)市空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)點(diǎn)、空氣質(zhì)量對(duì)照點(diǎn)點(diǎn)位數(shù)量及分布。

1.2.3 比對(duì)監(jiān)測(cè)

在衛(wèi)星遙感觀測(cè)等工作的基礎(chǔ)上，初步選定能夠反映城市環(huán)境空氣質(zhì)量平均水平的區(qū)域，再根據(jù)實(shí)測(cè)技術(shù)規(guī)范要求，在適合布點(diǎn)的區(qū)域進(jìn)行復(fù)選。

2 城市基本概況

2.1 自然條件概況

安陽(yáng)市位于河南省最北部，地處豫、晉、冀三省匯合處，經(jīng)緯度：東經(jīng)113°37′～114°58′，北緯35°12′～36°22′之間。安陽(yáng)市國(guó)土總面積7413km2，市區(qū)543.6km2，建成115km2。安陽(yáng)市版圖略呈半環(huán)形，地勢(shì)西高東低，呈階梯狀展。安陽(yáng)的氣候特征為溫帶季風(fēng)氣候，氣候溫和，四季分明，春季溫暖，夏季炎熱多雨，秋季涼爽，冬季寒冷干燥。

2.2 污染源排放狀況

安陽(yáng)市大氣污染源主要為工業(yè)污染源(包括涉氣工業(yè)企業(yè)和燃煤鍋爐)、汽車尾氣排放源、建筑施工和道路揚(yáng)塵源。

工業(yè)污染源中，工業(yè)企業(yè)重要以火力發(fā)電、金屬冶煉、焦化、水泥、建材等為主。安陽(yáng)市中心城區(qū)幾家規(guī)模較大的企業(yè)主要污染源分布在北部和西部。城區(qū)工業(yè)源主要廢氣污染物中二氧化硫排、氮氧化物、和煙(粉)塵等。

3 衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)

根據(jù)收集、整理安陽(yáng)及周邊地區(qū)2016-2017年國(guó)家衛(wèi)星遙感中心的相關(guān)衛(wèi)星遙感資料及數(shù)據(jù)產(chǎn)品，提取大氣層的SO2、NO2垂直柱濃度與安陽(yáng)市及周邊區(qū)域范圍的顆粒物(PM2.5和 PM10)等大氣環(huán)境污染物濃度，利用大氣層氣溶膠光學(xué)厚度(AOD)信息，結(jié)合安陽(yáng)市現(xiàn)有的地面監(jiān)測(cè)點(diǎn)位獲得的PM2.5、PM10等大氣污染物質(zhì)量濃度數(shù)據(jù)及邊界層高度、氣溫、氣壓和相對(duì)濕度等輔助氣象資料，消除污染物濃度垂直分布、吸濕增長(zhǎng)等帶來(lái)的誤差影響，從而獲取安陽(yáng)市及周邊區(qū)域近地面層大氣顆粒物濃度時(shí)空分布信息，初步圈定安陽(yáng)市環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布設(shè)范圍，作為現(xiàn)有監(jiān)測(cè)點(diǎn)位調(diào)整的參考依據(jù)。

水邊植物群落和建筑周邊植物群落在各指標(biāo)上都有一定程度的下降,根據(jù)駁岸類型和與建筑的位置關(guān)系進(jìn)一步分析(圖6)。

近年來(lái)，MODIS數(shù)據(jù)已成為陸地生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)研究進(jìn)程中的重要數(shù)據(jù)源[13]。文章通過(guò)暗像元法對(duì)安陽(yáng)市2016～2017年的MODIS數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，反演得到在此期間安陽(yáng)市氣溶膠光學(xué)厚度時(shí)空分布。衛(wèi)星圖像上，暗像元是是指在可見(jiàn)光波段反射率極低的區(qū)域，這些區(qū)域通常為陸地上濃密植被區(qū)、土壤潮濕地區(qū)以及水體覆蓋區(qū)。實(shí)驗(yàn)研究表明，在晴朗天氣的暗像元上空，衛(wèi)星觀測(cè)發(fā)射率與大氣AOD之間是單調(diào)增加的關(guān)系，利用這種單調(diào)關(guān)系來(lái)反演AOD的算法稱作暗像元法。Kaufman[14]通過(guò)研究證明，在植被覆蓋茂密區(qū)域，大氣氣溶膠對(duì)中紅外波譜區(qū)域的干擾很微小甚至沒(méi)有，進(jìn)而可以認(rèn)為地面目標(biāo)物的反射率與傳感器觀測(cè)得到的表觀反射率基本一致，紅、藍(lán)與中紅外波段的地表反射率之間的線性關(guān)系如下：

利用6S模型結(jié)合暗像元法[16]來(lái)反演研究區(qū)的氣溶膠光學(xué)厚度，因?yàn)閷?duì)氣溶膠特性空間分布的詳細(xì)了解，也是了解污染機(jī)制、控制污染源的前提[17]。其基本思路是利用6S模型循環(huán)生成的查找表獲取大氣程輻射、大氣總透過(guò)率、行星反照率等大氣參數(shù)；利用暗像元法獲取紅、藍(lán)波段的地表反射率數(shù)據(jù)；然后通過(guò)大氣輻射傳輸公式計(jì)算出衛(wèi)星傳感器接收到的理論表觀發(fā)射率，當(dāng)理論表觀反射率與紅、藍(lán)波段實(shí)際表觀反射率相同或接近時(shí)，則對(duì)應(yīng)大氣參數(shù)條件下的氣溶膠光學(xué)厚度值，即為反演的氣溶膠光學(xué)厚度。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)氣溶膠光學(xué)厚度與地表可吸入顆粒物濃度線性關(guān)系，得到可吸入顆粒物濃度的直接反演體系。

具體技術(shù)方法：先進(jìn)行MODIS數(shù)據(jù)發(fā)射率和反射率的幾何校正、合成以及裁剪[1]。將校正好的發(fā)射率和反射率影像，導(dǎo)入安陽(yáng)市主城區(qū)范圍的矢量文件對(duì)其進(jìn)行裁剪，然后得到合成裁剪結(jié)果。下一步進(jìn)行角度數(shù)據(jù)的合成、重采樣、幾何校正及裁剪，將衛(wèi)星天頂角、衛(wèi)星方位角、太陽(yáng)天頂角、太陽(yáng)方位角四個(gè)角度數(shù)據(jù)合成一個(gè)文件，由于HDF中的角度數(shù)據(jù)是擴(kuò)大了100倍的，所以需要利用BandMath波段運(yùn)算工具進(jìn)行計(jì)算，并將研究區(qū)范圍裁剪出來(lái)。接著進(jìn)行云檢測(cè)和處理，云量的多少會(huì)影響數(shù)據(jù)的質(zhì)量，會(huì)對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果造成影響，因此進(jìn)行云檢測(cè)并去除云和奇異像元。最后進(jìn)行氣溶膠反演是使用暗像元法，結(jié)合IDL的 modisaerosolinversion工具，并利用查找表進(jìn)行氣溶膠濃度的查找，氣溶膠反演的查找表通常是利用IDL調(diào)用6S輻射模型得到的，采用的是一般的參數(shù)。

3.1 選取監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布設(shè)范圍

本研究利用由生態(tài)環(huán)境部環(huán)境衛(wèi)星應(yīng)用中心提供的衛(wèi)星遙感資料獲取安陽(yáng)市及周邊區(qū)域范圍的顆粒物(PM2.5和 PM10)等大氣環(huán)境污染物濃度，通過(guò)分析安陽(yáng)市大氣環(huán)境污染物濃度場(chǎng)的時(shí)空變化特征，并參考《環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布設(shè)技術(shù)規(guī)范(試行)》(HJ 664—2013)，確定安陽(yáng)市環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)位網(wǎng)格化監(jiān)測(cè)布設(shè)范圍，作為現(xiàn)有監(jiān)測(cè)點(diǎn)位調(diào)整和優(yōu)化的參考依據(jù)。

3.2 遙感監(jiān)測(cè)與地面監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)比

將衛(wèi)星遙感反演數(shù)據(jù)與環(huán)境空氣監(jiān)測(cè)得實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性比對(duì)分析，統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果繪制成圖(圖1、圖2)，結(jié)果如下。

圖1 地面監(jiān)測(cè)與遙感反演的PM2.5濃度相關(guān)性分析Fig.1 Correlation analysis of PM2.5 concentration between ground monitoring and remote sensing inversion

圖2 地面監(jiān)測(cè)與遙感反演的PM10濃度相關(guān)性分析Fig.2 Correlation analysis of PM10 concentration between ground monitoring and remote sensing inversion

從相關(guān)分析結(jié)果(圖1)中可以看出，遙感反演與地面監(jiān)測(cè)的 PM2.5結(jié)果相關(guān)系數(shù)約為 0.95，比例系數(shù)為 0.59，這說(shuō)明二者總體保持較好的相關(guān)性，衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)結(jié)果略低于地面監(jiān)測(cè)結(jié)果。遙感反演與地面監(jiān)測(cè)的 PM10結(jié)果相關(guān)系數(shù)約為 0.96，比例系數(shù)為 0.72，這說(shuō)明二者總體保持較好的相關(guān)性，衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)結(jié)果略低于地面監(jiān)測(cè)結(jié)果。

圖3 地面監(jiān)測(cè)與遙感反演的PM2.5對(duì)比圖Fig.3 Comparison of PM2.5 from ground monitoring and remote sensing inversion

從相關(guān)分析結(jié)果(圖2)中可以看出，遙感反演與地面監(jiān)測(cè)的 PM10結(jié)果相關(guān)系數(shù)約為 0.96，比例系數(shù)為 0.72，這說(shuō)明二者總體保持較好的相關(guān)性，衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)結(jié)果略低于地面監(jiān)測(cè)結(jié)果。

從對(duì)比分析圖(圖4)中可以看出，遙感反演與地面監(jiān)測(cè)的月均PM10月際變化趨勢(shì)具有較好的一致性，并且在大部分月份二者數(shù)值均較為接近，2017年1月二者差異較大(地面監(jiān)測(cè)PM10月均濃度為263μg/m3，而遙感反演結(jié)果為172μg/m3)。

圖4 地面監(jiān)測(cè)與遙感反演的PM10對(duì)比圖Fig.4 Comparison of PM10 from ground monitoring and remote sensing inversion

從1991～2020年各月平均氣溫來(lái)看(圖5)，冬季平均氣溫最低，遠(yuǎn)低于全年氣溫平均值14.2℃，尤其1月的月平均氣溫降到了-1.2℃。冬季溫度低，導(dǎo)致安陽(yáng)地區(qū)氣溶膠和水汽容易凝結(jié)成云。

根據(jù)云量觀測(cè)資料，統(tǒng)計(jì)了冬季各月的天空狀況(圖6)，12月和1月陰天天數(shù)多于晴天，其中1月陰天比晴天多7天，2月陰天和晴天天數(shù)持平。當(dāng)天空狀況較差，由于云層遮擋，衛(wèi)星遙感無(wú)法獲取到近地面的大氣環(huán)境信息。

圖5 安陽(yáng)市1991～2020年氣溫氣候月均值Fig.5 Monthly mean temperature and climate in Anyang City from 1991 to 2020

圖6 安陽(yáng)市2016年12月～2017年1月天空狀況Fig.6 State of the sky in Anyang City from December 2016 to January 2017

從PM2.5和PM10的衛(wèi)星遙感反演與地面監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)比情況來(lái)看，二者總體上較為吻合，變化趨勢(shì)基本一致，濃度數(shù)值也較為接近，在冬季(1月份)遙感結(jié)果明顯低于地面監(jiān)測(cè)結(jié)果。這主要由于冬季溫度低，相對(duì)濕度增加，增加了氣溶膠的大小且改變了它們的化學(xué)成分和復(fù)折射指數(shù)，因而氣溶膠對(duì)光的吸收和散射效應(yīng)也相應(yīng)發(fā)生改變[18]；河南地區(qū)氣溶膠和水汽容易凝結(jié)成云，而云對(duì)MODIS數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性有一定的影響[19-20]，此時(shí)衛(wèi)星遙感無(wú)法獲取到近地面的大氣環(huán)境信息。由此可知本研究提出的方法具有一定可行性。

3.3 基于顆粒物濃度場(chǎng)的城區(qū)布點(diǎn)區(qū)域選取

考慮到地面站點(diǎn)主要布設(shè)在建成區(qū)，建成區(qū)分布在四個(gè)行政區(qū)內(nèi)，根據(jù)2016～2017年安陽(yáng)市轄區(qū)兩年的PM2.5和PM10平均濃度的空間分布，并以安陽(yáng)市4個(gè)行政區(qū)為邊界，統(tǒng)計(jì)區(qū)域內(nèi)527個(gè)象元網(wǎng)格的顆粒物濃度分布密度，并計(jì)算出市轄區(qū)20、50、70、80、90百分位數(shù)和區(qū)域均值，以顆粒物濃度在20百分位數(shù)以內(nèi)的區(qū)域作為區(qū)域背景點(diǎn)參考范圍，以顆粒物濃度在區(qū)域均值和80百分位數(shù)之間的作為區(qū)域評(píng)價(jià)點(diǎn)參考范圍，以顆粒物濃度在90百分位數(shù)以上的地區(qū)作為城市污染點(diǎn)參考范圍。

圖7 2016～2017年建成區(qū)PM10不同濃度區(qū)間的空間Fig.7 Space of different concentration intervals of PM10 in the built-up area from 2016 to 2017

圖8 2016～2017年建成區(qū)PM2.5不同濃度區(qū)間的空間分布Fig.8 Space of different concentration intervals of PM2.5 in the built-up area from 2016 to 2017

安陽(yáng)市建成區(qū)PM10平均濃度為122.27μg/m3，20、70和80百分位數(shù)濃度值分別為118.75μg/m3、124.74μg/m3、125.62μg/m3。由圖7可知，安陽(yáng)市建成區(qū)PM10濃度低于20百分位數(shù)的地區(qū)主要分布在龍安區(qū)和文峰區(qū)南部區(qū)域，共105個(gè)象元，PM10濃度在80百分位數(shù)以上的地區(qū)主要分布在4個(gè)市轄區(qū)中間區(qū)域，共106個(gè)象元，其中在文峰區(qū)分布最廣；PM10濃度在均值與80百分位數(shù)之間的區(qū)域主要分布在龍安區(qū)月文峰區(qū)高于80百分位數(shù)區(qū)域外圍的3km內(nèi)，以及殷都區(qū)和北關(guān)區(qū)北部區(qū)域，共計(jì)167個(gè)象元。

安陽(yáng)市建成區(qū)PM2.5平均濃度為64.27μg/m3，20、70和80百分位數(shù)濃度值分別為61.84μg/m3、65.98μg/m3和66.59μg/m3。由圖8可知安陽(yáng)市市轄區(qū)PM2.5質(zhì)量濃度在20百分位數(shù)以下的地區(qū)主要分布在龍安區(qū)和文峰區(qū)南部，共107個(gè)象元；PM2.5濃度均值在80百分位數(shù)以上的地區(qū)主要分布在市轄區(qū)中間區(qū)域，共106個(gè)象元，主要分布在文峰區(qū)；PM2.5濃度在均值與80百分位數(shù)之間的區(qū)域主要分布在龍安區(qū)和文峰區(qū)80百分位數(shù)以上區(qū)域的周圍約2km緩沖區(qū)內(nèi)，以及殷都區(qū)和北關(guān)區(qū)北部地區(qū)，共計(jì)約169個(gè)象元。

70百分位數(shù)以上的區(qū)域是安陽(yáng)市建成區(qū)，該城市原有4個(gè)國(guó)控點(diǎn)位均位于90百分位數(shù)以上，整體代表性不強(qiáng)，需要做相應(yīng)調(diào)整規(guī)劃。

3.4 網(wǎng)格比選

根據(jù)《環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布設(shè)技術(shù)規(guī)范(試行)》(HJ 664-2013)中環(huán)境空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)城市點(diǎn)位布設(shè)要求，將安陽(yáng)市建成區(qū)劃分為35個(gè)網(wǎng)格，結(jié)合安陽(yáng)市現(xiàn)狀及未來(lái)城市發(fā)展規(guī)劃，現(xiàn)將安陽(yáng)市建成區(qū)不完全均等劃分為5個(gè)不同區(qū)塊(圖9)，其中區(qū)塊①包含6、7、8、15、16、17等6個(gè)網(wǎng)格；區(qū)塊②包括21、22、30、31、39、40等6個(gè)網(wǎng)格；區(qū)塊③包括23、24、32、33、41、42等6個(gè)網(wǎng)格及25、34、43部分網(wǎng)格；區(qū)塊④包括26、27、35、36、44、45等6個(gè)網(wǎng)格及25、34、43部分網(wǎng)格；區(qū)塊⑤包括26、27、35、36、44、45等6個(gè)網(wǎng)格51、52、53、54、60、61、62、63等8個(gè)網(wǎng)格。其中鐵佛寺點(diǎn)位位于區(qū)塊②，紅廟街及銀杏小區(qū)點(diǎn)位位于區(qū)塊③，環(huán)保局點(diǎn)位位于區(qū)塊④，區(qū)塊①、⑤內(nèi)均無(wú)環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)城市點(diǎn)。

3.5 網(wǎng)格化分析

安陽(yáng)市中心城區(qū)規(guī)劃區(qū)塊劃分如圖10所示，因城市發(fā)展迅速，城市功能區(qū)擴(kuò)張，導(dǎo)致安陽(yáng)市規(guī)劃發(fā)展中的建成區(qū)內(nèi)，環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)城市點(diǎn)布局緊湊，分布不均，主要集中在城區(qū)中部的區(qū)塊②、③、④內(nèi)，且在區(qū)塊②內(nèi)布設(shè)了2個(gè)環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)城市點(diǎn)，導(dǎo)致監(jiān)測(cè)點(diǎn)位輻射城市范圍小，代表性不足，因此綜合考慮點(diǎn)位布設(shè)的代表性和前瞻性，使安陽(yáng)市建成區(qū)內(nèi)的評(píng)價(jià)點(diǎn)能夠兼顧未來(lái)城市空間格局變化趨勢(shì)，并客觀反映一定空間范圍內(nèi)的環(huán)境空氣質(zhì)量水平和變化規(guī)律，需對(duì)安陽(yáng)市環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)城市點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化，并按照《環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布設(shè)技術(shù)規(guī)范(試行)》(HJ 664-2013)逐步完成點(diǎn)位調(diào)整。

圖10 安陽(yáng)市建成區(qū)區(qū)塊分析Fig.10 Block analysis of Anyang City built-up area

根據(jù)《安陽(yáng)市“十三五”住房規(guī)劃(2016-2020)》及安陽(yáng)市古城修復(fù)改造規(guī)劃，綜合考慮建議將區(qū)塊②鐵佛寺點(diǎn)位適當(dāng)向南調(diào)整至30號(hào)網(wǎng)格內(nèi)，將區(qū)塊②內(nèi)紅廟街點(diǎn)位撤銷，并在尚未布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的區(qū)塊①內(nèi)新增環(huán)境空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)城市點(diǎn)位，在15號(hào)網(wǎng)格新增環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)城市點(diǎn)，將區(qū)塊④內(nèi)保留信訪局點(diǎn)位，區(qū)塊⑤內(nèi)不建議新增環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)城市點(diǎn)。

考慮到安陽(yáng)市城市自然地理、土地利用、氣象等綜合環(huán)境因素，結(jié)合安陽(yáng)市工業(yè)人口等社會(huì)經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)、2016年～2017年衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)情況、功能區(qū)設(shè)置及未來(lái)城市發(fā)展規(guī)劃等基本城市信息，并根據(jù)安陽(yáng)市目前環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)城市點(diǎn)歷史沿革及現(xiàn)狀，及《安陽(yáng)市城市總體規(guī)劃(2011-2020年)》，建議至2020年安陽(yáng)市新建城市區(qū)域內(nèi)增設(shè)1～2個(gè)環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)城市點(diǎn)，即可滿足《環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布設(shè)技術(shù)規(guī)范(試行)》(HJ 664-2013)，且點(diǎn)位布局合理，分布均勻。

4 結(jié) 論

利用衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)安陽(yáng)市環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)位進(jìn)行優(yōu)化分析，衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)模型計(jì)算進(jìn)行模擬反演，并將模擬得出的顆粒物數(shù)據(jù)結(jié)果與實(shí)際監(jiān)測(cè)得到數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，表明本研究結(jié)果與實(shí)際結(jié)果較為接近，利用模擬數(shù)據(jù)點(diǎn)位調(diào)整優(yōu)化過(guò)程中去，找到代表性強(qiáng)的監(jiān)點(diǎn)位，從而準(zhǔn)確、真實(shí)地反映城市環(huán)境空氣質(zhì)量水平。該方法得到實(shí)踐應(yīng)用，通過(guò)實(shí)施初步鐵佛寺點(diǎn)位調(diào)整優(yōu)化，城市區(qū)域評(píng)價(jià)點(diǎn)代表性更強(qiáng)，符合優(yōu)化遙感預(yù)測(cè)結(jié)果。結(jié)論：

(1)衛(wèi)星遙感觀測(cè)在點(diǎn)位優(yōu)化中篩選代表性區(qū)域是可行的，能夠準(zhǔn)確反應(yīng)城市區(qū)環(huán)境質(zhì)量的不同評(píng)價(jià)區(qū)域和等級(jí)。

(2)在衛(wèi)星遙感觀測(cè)等工作的基礎(chǔ)上，初步選定能夠反映城市環(huán)境空氣質(zhì)量平均水平的區(qū)域，再根據(jù)實(shí)測(cè)技術(shù)規(guī)范要求，在適合布點(diǎn)的區(qū)域進(jìn)行復(fù)選，為安陽(yáng)市環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布設(shè)范圍，作為現(xiàn)有監(jiān)測(cè)點(diǎn)位調(diào)整和優(yōu)化的參考依據(jù)，解決了原有網(wǎng)格點(diǎn)實(shí)測(cè)的諸多問(wèn)題。

(3)衛(wèi)星遙感觀測(cè)數(shù)據(jù)與顆粒物實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)一致性是可信的，兩者相關(guān)性比較一致。但有一定局限性，現(xiàn)在還無(wú)法反演SO2、NO2、CO和O3氣態(tài)污染物演變和特征。