ICS13.040.20CCSZ15團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)T/CI1180—2025大氣顆粒物網(wǎng)格化監(jiān)測體系關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用指南Keytechnologiesandapplicationguidelinesforgrid?basedmonitoringofatmosphericparticulatematte2025?09?30發(fā)布2025?09?30實(shí)施中國國際科技促進(jìn)會(huì)中國標(biāo)準(zhǔn)出版社發(fā)布出版ⅠT/CI1180—2025前言 Ⅲ1范圍 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語和定義 14微站網(wǎng)格化監(jiān)測 24.1系統(tǒng)組成 24.2設(shè)備核心功能和性能 24.3點(diǎn)位布設(shè) 24.4質(zhì)量控制 35走航網(wǎng)格化監(jiān)測 45.1系統(tǒng)構(gòu)成 45.2車載設(shè)備性能 45.3算法 55.4點(diǎn)位布設(shè) 55.5數(shù)據(jù)校準(zhǔn) 66激光雷達(dá)掃描監(jiān)測 66.1設(shè)備性能 66.2質(zhì)量濃度算法 76.3點(diǎn)位布設(shè) 86.4精度驗(yàn)證 86.5質(zhì)量控制 87衛(wèi)星遙感網(wǎng)格化監(jiān)測 87.1數(shù)據(jù)選擇 87.2數(shù)據(jù)匹配 97.3模型構(gòu)建 97.4濃度計(jì)算 97.5精度驗(yàn)證 97.6質(zhì)量控制 98數(shù)據(jù)融合 108.1總體原則 108.2測量場景差異性 108.3數(shù)據(jù)融合方法 118.4數(shù)據(jù)交叉校驗(yàn)方法 128.5不一致數(shù)據(jù)的處理 12參考文獻(xiàn) 13ⅢT/CI1180—2025本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。本文件由中國國際科技促進(jìn)會(huì)提出并歸口。本文件起草單位：中國環(huán)境科學(xué)研究院、中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司、北京雪迪龍科技股份有限公司、天泓環(huán)境科技有限責(zé)任公司、浙江時(shí)空智子大數(shù)據(jù)有限公司、山東大學(xué)、山東諾方電子科技有限1T/CI1180—2025大氣顆粒物網(wǎng)格化監(jiān)測體系關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用指南本文件提供了大氣顆粒物網(wǎng)格化監(jiān)測的關(guān)鍵技術(shù)，包括微站網(wǎng)格化監(jiān)測、走航網(wǎng)格化監(jiān)測、激光雷達(dá)掃描監(jiān)測、衛(wèi)星遙感網(wǎng)格化監(jiān)測和數(shù)據(jù)融合的建議。本文件適用于在現(xiàn)有空氣質(zhì)量監(jiān)測體系的基礎(chǔ)上，對特定區(qū)域開展大氣顆粒物環(huán)境濃度監(jiān)測，為監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用提供指導(dǎo)。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB3095環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB/T4208外殼防護(hù)等級（IP代碼）GB/T7247.1激光產(chǎn)品的安全第1部分：設(shè)備分類和要求3術(shù)語和定義GB3095界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1網(wǎng)格化監(jiān)測grid?basedmonitoring為達(dá)到大氣污染防治精細(xì)化管理的目的，根據(jù)不同監(jiān)控需求及環(huán)境特征，將目標(biāo)區(qū)域分為不同的網(wǎng)格進(jìn)行點(diǎn)位布設(shè)，對各網(wǎng)格中相關(guān)污染物濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。3.2微站microstation監(jiān)測包括PM2.5指標(biāo)在內(nèi)的微型空氣質(zhì)量監(jiān)測站。注：通常用于測量GB3095中列出的一種或多種污染物，本文件中特指固定式微型空氣質(zhì)量監(jiān)測站。3.3走航mobilemonitoring將微型空氣質(zhì)量設(shè)備安裝在車輛上，隨車輛行駛過程中進(jìn)行環(huán)境空氣質(zhì)量測量的方式。3.4參比設(shè)備referenceequipment具有已知的準(zhǔn)確度和可靠性，作為測量校準(zhǔn)其他設(shè)備的高精度設(shè)備。3.5光散射法lightscatteringmethod一種通過測量顆粒物對光的散射信號強(qiáng)度，進(jìn)而計(jì)算空氣中顆粒物質(zhì)量濃度的監(jiān)測技術(shù)。3.6點(diǎn)位location在環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測中，為實(shí)現(xiàn)特定監(jiān)測目的，按規(guī)范要求設(shè)立的、具有精確地理坐標(biāo)和空間代表性2T/CI1180—2025的采樣或測量位置。3.7衛(wèi)星遙感satelliteremotesensing基于衛(wèi)星光譜探測技術(shù)，非接觸獲取地球大氣與地表信息，并通過數(shù)據(jù)處理反演大氣參數(shù)與地表特性的科學(xué)技術(shù)。3.8數(shù)據(jù)融合datafusion為提升信息質(zhì)量，采用某種算法或規(guī)則，對來自不同時(shí)空、不同來源（如傳感器、模型、數(shù)據(jù)庫）的數(shù)據(jù)或信息進(jìn)行協(xié)同處理，以生成比單一信息源更準(zhǔn)確、更完整、更可靠的統(tǒng)一信息集的過程。4微站網(wǎng)格化監(jiān)測4.1系統(tǒng)組成系統(tǒng)由微站和平臺端組成，微站包括光散射法顆粒物傳感器用于測量PM2.5及其他選測粒徑段的質(zhì)量濃度、輔助模塊用于獲取氣象參數(shù)及視頻監(jiān)控、通信模塊用于近實(shí)時(shí)向平臺上傳實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和輔助信息，平臺端用于數(shù)據(jù)的收集、分析和可視化展示。4.2設(shè)備核心功能和性能4.2.1除PM2.5外，設(shè)備宜具備多粒徑質(zhì)量濃度同測的能力，包括但不限于PM1、PM10和總懸浮顆粒物4.2.2除220V交流電外，設(shè)備宜具備太陽能板和蓄電池供電能力，宜在無外部供電情況下運(yùn)行24h以上。4.2.3微站宜具備氣象參數(shù)測量和視頻監(jiān)控功能。4.2.4時(shí)間分辨率宜≤5min。4.2.5環(huán)境濃度下小時(shí)分辨率誤差宜≤10%。4.2.6設(shè)備宜具備加熱除濕功能或內(nèi)置濕度校正功能，以減少外界環(huán)境影響，確保測量精度。4.3點(diǎn)位布設(shè)4.3.1網(wǎng)格設(shè)計(jì)原則系統(tǒng)分為微型空氣監(jiān)測站和數(shù)據(jù)平臺。微型空氣監(jiān)測站宜根據(jù)環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測需求和污染源區(qū)監(jiān)測需求進(jìn)行布設(shè)。a）環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)控網(wǎng)格：以城市主城區(qū)為監(jiān)測區(qū)域，將監(jiān)測區(qū)域均勻劃分成若干監(jiān)測網(wǎng)格，每個(gè)網(wǎng)格不宜超過2km×2km，在每個(gè)網(wǎng)格的相對中心位置設(shè)置微型空氣監(jiān)測站。b）污染源區(qū)域監(jiān)控網(wǎng)格：污染源區(qū)域包括建筑工地、重點(diǎn)工業(yè)園區(qū)、生活源密集區(qū)等，上述區(qū)域宜適當(dāng)加密布設(shè)網(wǎng)格，并且在重點(diǎn)區(qū)域的邊界增加點(diǎn)位。點(diǎn)位數(shù)量可根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)境特點(diǎn)或管理需求確定，一般不少于3個(gè)。c）特殊地形區(qū)域監(jiān)控網(wǎng)格：對于山地、工業(yè)復(fù)合區(qū)等特殊地形區(qū)域，宜結(jié)合三維地理信息進(jìn)行點(diǎn)位布設(shè)優(yōu)化，可通過地形建模與分析，在污染物擴(kuò)散的關(guān)鍵通道和潛在聚集區(qū)增設(shè)監(jiān)測點(diǎn)位，以更準(zhǔn)確反映實(shí)際空氣質(zhì)量狀況。4.3.2具體點(diǎn)位布設(shè)點(diǎn)位布設(shè)時(shí)宜考慮以下因素：3T/CI1180—2025a）供電與維護(hù)條件：采樣點(diǎn)宜具備供電或安裝太陽能板的條件，且便于維護(hù)人員到達(dá)；b）采樣口高度與障礙物：采樣口離地面的高度宜在2m~5m，水平面至少270°范圍內(nèi)從監(jiān)測點(diǎn)采樣口到附近最高障礙物的水平距離，至少為該障礙物高出采樣口垂直距離的2倍以上；c）規(guī)避人為干擾：宜規(guī)避影響空間范圍遠(yuǎn)小于網(wǎng)格半徑的人為干擾，如垃圾堆放或焚燒點(diǎn)和周期性噴淋作業(yè)范圍，避免局部短暫性污染對網(wǎng)格整體監(jiān)測趨勢的干擾；d）規(guī)避非目標(biāo)污染源：宜避開監(jiān)測任務(wù)目標(biāo)以外的其他固定污染源（如餐飲油煙、持續(xù)性的高排放等防止其干擾對目標(biāo)源的溯源與評估。4.4質(zhì)量控制4.4.1在線質(zhì)控在線質(zhì)控宜考慮以下內(nèi)容。a）外部環(huán)境異常：當(dāng)外部環(huán)境異常（如相對濕度>90%，風(fēng)速>10m/s等宜選擇校準(zhǔn)函數(shù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行訂正。如無適用校準(zhǔn)函數(shù)，或外部環(huán)境異常時(shí)伴隨數(shù)據(jù)異常波動(dòng)，宜給予剔除。b）數(shù)據(jù)異常波動(dòng)：異常波動(dòng)為偏離前后濃度且伴隨儀器狀態(tài)異?；蛉斯?fù)合未發(fā)現(xiàn)短時(shí)排放或清除影響的數(shù)據(jù)。宜采用滑動(dòng)窗口法設(shè)定動(dòng)態(tài)閾值判別，宜以分鐘原始數(shù)據(jù)為中心、前后各1h為窗口，隨分鐘數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新，濃度在μ±3σ以外的數(shù)據(jù)標(biāo)記為短時(shí)離群值。異常波動(dòng)數(shù)據(jù)宜予以剔除。c）數(shù)據(jù)短時(shí)離群：短時(shí)離群值數(shù)據(jù)為偏離前后濃度且經(jīng)人工復(fù)核確認(rèn)真實(shí)的數(shù)據(jù)。宜采用滑動(dòng)窗口法設(shè)定動(dòng)態(tài)閾值判別，建議以分鐘原始數(shù)據(jù)為中心、前后各1h為窗口，隨分鐘數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新，濃度在μ±3σ以外的數(shù)據(jù)標(biāo)記為短時(shí)離群值。在長期監(jiān)測和濃度評價(jià)等場景下宜剔除，在污染溯源等場景宜保留。差>30%）或相關(guān)性較差（如連續(xù)72h相關(guān)系數(shù)R<0.7）時(shí)，予以剔除。4.4.2設(shè)備校準(zhǔn)設(shè)備校準(zhǔn)的分類和適用場景如下：a）在線比對校準(zhǔn)：采用標(biāo)定好的設(shè)備在設(shè)備附近進(jìn)行比對，常用于日常校準(zhǔn)，適用于大部分場景；b）返廠校準(zhǔn)：設(shè)備需返廠進(jìn)行高精度校準(zhǔn)，適用于對數(shù)據(jù)精度要求較高但允許一定數(shù)據(jù)缺失的場景；c）換機(jī)校準(zhǔn)：在設(shè)備出現(xiàn)故障或需要替換時(shí)進(jìn)行校準(zhǔn)，適用于對數(shù)據(jù)精度和連續(xù)性要求較高的場景；d）設(shè)備自校準(zhǔn)：宜采用具有自校準(zhǔn)技術(shù)的設(shè)備，如使用多個(gè)內(nèi)核同步測量濃度，當(dāng)其中一個(gè)內(nèi)核出現(xiàn)顯著偏離時(shí)，通過實(shí)時(shí)調(diào)整權(quán)重來進(jìn)行自動(dòng)校準(zhǔn)。4.4.3質(zhì)控周期宜根據(jù)設(shè)備性能和檢測環(huán)境開展定期質(zhì)控，對于環(huán)境空氣監(jiān)測，推薦以下質(zhì)控周期：a）數(shù)據(jù)審查頻率：數(shù)據(jù)審查頻率宜為每天1次；b）巡檢頻率：巡檢頻率不低于每周1次；c）校準(zhǔn)頻率：設(shè)備校準(zhǔn)頻率不低于每月1次；d）返廠維護(hù)：返廠維護(hù)頻率不低于每年1次。4T/CI1180—20255走航網(wǎng)格化監(jiān)測5.1系統(tǒng)構(gòu)成系統(tǒng)由車載端和平臺端組成，車載端包括光散射法顆粒物傳感器用于測量PM2.5及其他選測粒徑段的質(zhì)量濃度、定位模塊用于獲取實(shí)時(shí)位置信息、通信模塊用于近實(shí)時(shí)向平臺上傳實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和地理位置，平臺端負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的收集、分析和可視化展示。5.2車載設(shè)備性能5.2.1核心功能設(shè)備核心功能參照微站，采用激光散射原理，監(jiān)測參數(shù)包括PM2.5，一般同步測量PM10、TSP或粒徑分布。5.2.2測量性能測量性能宜滿足表1中約定。表1走航網(wǎng)格化監(jiān)測設(shè)備測量性能要求類別技術(shù)指標(biāo)濃度測量范圍與精度濃度測量范圍：0μg/m3~1000μg/m3；最小顯示單位：0.1μg/m3；檢出限≤2μg/m3；監(jiān)測頻率≤5s/次定位與通信GNSS多模定位，精度≤10m；5G網(wǎng)絡(luò)通信，傳輸時(shí)效≤10s，具備補(bǔ)傳功能采樣要求采樣泵抽取環(huán)境大氣，具備防紊流功能；車輛行駛速度0km/h~80km/h時(shí)，采樣流量波動(dòng)≤±10%5.2.3結(jié)構(gòu)與環(huán)境適應(yīng)性結(jié)構(gòu)與環(huán)境適應(yīng)性宜滿足表2中約定。表2走航網(wǎng)格化監(jiān)測設(shè)備結(jié)構(gòu)與環(huán)境適應(yīng)性要求類別技術(shù)指標(biāo)設(shè)備體積與安裝設(shè)備體積（長寬高總和）<0.5m；可安裝于出租車頂燈等狹小空間供電方式與功耗供電電壓：12V~24V（車輛蓄電池供電總功率≤10W（含檢測器、泵、通信模塊）工作環(huán)境適應(yīng)性適應(yīng)振動(dòng)、加減速等外部環(huán)境；相對濕度范圍10%~99%；溫度范圍-10℃~50℃；防護(hù)等級符合GB/T4208中IP445.2.4可靠性可靠性要求宜滿足表3中約定。5T/CI1180—2025表3走航網(wǎng)格化監(jiān)測設(shè)備可靠性序號要求項(xiàng)目條件數(shù)值1設(shè)計(jì)壽命在常規(guī)工況下≥3年2維修間隔在常規(guī)工況下≥1年3校準(zhǔn)間隔在常規(guī)工況下≥30d4數(shù)據(jù)有效率在常規(guī)工況和正常維護(hù)情況下≥90%5.3算法5.3.1路段網(wǎng)格劃分與濃度評價(jià)以路段為基本網(wǎng)格進(jìn)行濃度評價(jià)，路段的劃分基于地理信息和道路段劃分。每個(gè)路段的長度不宜超過1公里，可由兩端點(diǎn)確定的線段或多個(gè)線段組成折線來構(gòu)成路段。5.3.2坐標(biāo)系統(tǒng)與數(shù)據(jù)存儲數(shù)據(jù)和路段信息遵循CGCS2000坐標(biāo)系統(tǒng)，確保空間數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化與一致性。5.3.3監(jiān)測數(shù)據(jù)與路段匹配監(jiān)測數(shù)據(jù)根據(jù)對應(yīng)的CGCS2000坐標(biāo)，匹配至最近的一條路段。如果某一監(jiān)測點(diǎn)與最近的路段的距離超過50m，則不匹配至任何路段。5.3.4均值與有效數(shù)據(jù)計(jì)算時(shí)段均值由時(shí)段內(nèi)所有有效的監(jiān)測數(shù)據(jù)平均值確定：a）若某一路段同一小時(shí)內(nèi)存在不少于3車次和30條監(jiān)測數(shù)據(jù)，則視為該小時(shí)數(shù)據(jù)有效；b）每日的有效小時(shí)數(shù)據(jù)不少于12h，認(rèn)定為日均值有效；c）有效的月數(shù)據(jù)和年數(shù)據(jù)不少于一半的日期具有有效日數(shù)據(jù)。5.4點(diǎn)位布設(shè)5.4.1布設(shè)車輛點(diǎn)位宜布設(shè)在道路行駛的車輛上，確保覆蓋不同區(qū)域的空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)。5.4.2車輛數(shù)量對于地級市主城區(qū)，移動(dòng)監(jiān)測車輛數(shù)量可按標(biāo)準(zhǔn)空氣質(zhì)量監(jiān)測站點(diǎn)數(shù)量的10倍進(jìn)行配置，且不宜少于100輛。對于縣城、開發(fā)區(qū)及工業(yè)園區(qū)，可按此原則縮減，且不宜少于20輛。5.4.3行駛線路車輛行駛線路宜具有代表性，確保能夠覆蓋各類不同環(huán)境及交通流量：a）出租車線路具有較強(qiáng)的隨機(jī)性和廣泛性，在設(shè)備數(shù)量較多時(shí)可以優(yōu)先選取出租車；b）公交車或市政服務(wù)車輛的行駛線路相對固定，可對固定路段進(jìn)行多次覆蓋，適用于車輛總數(shù)較少的情況；c）不宜采用影響周邊顆粒物濃度的車輛，如灑水車和國Ⅵ及以下柴油車。6T/CI1180—20255.5數(shù)據(jù)校準(zhǔn)5.5.1參比設(shè)備布設(shè)宜布設(shè)參比設(shè)備用于對走航網(wǎng)格化監(jiān)測系統(tǒng)中各車載設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)?？梢赃x用固定式或移動(dòng)式參比設(shè)備。a）固定參比設(shè)備為現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測站點(diǎn)或性能良好的微型站。宜選擇車輛途經(jīng)頻繁的地點(diǎn)進(jìn)行布設(shè)，如主干道路邊或大型停車場附近。b）移動(dòng)式參比設(shè)備宜選取性能穩(wěn)定、近期經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)的設(shè)備。通過后期數(shù)據(jù)分析，挑選出性能表現(xiàn)良好的設(shè)備。移動(dòng)式參比設(shè)備宜搭載在與其他車輛線路重疊較多的車輛上，以確保校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的代表性。5.5.2實(shí)時(shí)校準(zhǔn)5.5.2.1當(dāng)待校準(zhǔn)車載設(shè)備與參比設(shè)備持續(xù)處于鄰近空間時(shí)，可進(jìn)行實(shí)時(shí)校準(zhǔn)。5.5.2.2校準(zhǔn)時(shí)，參考該時(shí)間段內(nèi)數(shù)據(jù)的截距和斜率對待校準(zhǔn)設(shè)備進(jìn)行校正。5.5.2.3校準(zhǔn)距離不超過50m，參比時(shí)段大于10min，且該時(shí)段內(nèi)參比設(shè)備測得的濃度方差不小于平均濃度的1/2。5.5.3后期比對后期比對可根據(jù)一段時(shí)間內(nèi)與參比設(shè)備距離小于50m的所有實(shí)測數(shù)據(jù)，與同時(shí)刻的參比數(shù)據(jù)進(jìn)行對比。比對樣本總時(shí)間大于10min，且參比設(shè)備數(shù)據(jù)樣本的濃度方差不小于平均值的1/2。5.5.4數(shù)據(jù)剔除對于相鄰兩次校準(zhǔn)時(shí)間間隔大于1個(gè)月，或校準(zhǔn)結(jié)果存在顯著差異（如線性回歸截距差異大于使用場景平均濃度的20%、斜率偏差大于0.2或均方根誤差大于校準(zhǔn)量程值的20%）的設(shè)備，其兩次校準(zhǔn)間的監(jiān)測數(shù)據(jù)宜予以剔除。6激光雷達(dá)掃描監(jiān)測6.1設(shè)備性能氣溶膠激光雷達(dá)掃描監(jiān)測設(shè)備的技術(shù)要求見表4。表4激光雷達(dá)掃描監(jiān)測設(shè)備技術(shù)要求項(xiàng)目技術(shù)要求發(fā)射波長在200nm~2000nm內(nèi)選取一個(gè)或多個(gè)波長：a）單一指標(biāo)反演（PM2.5、PM10、TSP宜選用355nm、532nm或1064nm；b）同時(shí)反演PM2.5、PM10和TSP，宜采用355nm、532nm和1064nm三個(gè)波長探測方位探測距離宜具備360°水平掃描能力，激光束保持水平或略微向上，以確保全方位監(jiān)測晴朗天氣下，水平方向最大有效探測范圍≥5km距離分辨率距離分辨率≤30m，宜設(shè)置為15m或7.5m激光能量在存在建筑等障礙物時(shí)，有必要選取符合GB/T7247.1規(guī)定的激光能量，確保安全與穩(wěn)定安全標(biāo)志在明顯位置設(shè)置外觀標(biāo)志和激光警示標(biāo)志，提醒人員避免激光照射7T/CI1180—20256.2質(zhì)量濃度算法6.2.1米散射法6.2.1.1氣溶膠消光系數(shù)對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行背景噪聲、距離平方及幾何重疊因子等訂正。選擇合適的雷達(dá)方程進(jìn)行反演（如Fernald法或Klett法從而計(jì)算氣溶膠消光系數(shù)。6.2.1.2顆粒物濃度使用地面監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合，獲得顆粒物質(zhì)量濃度與消光系數(shù)之間的關(guān)系式。也可通過建立顆粒物質(zhì)量濃度與后向散射系數(shù)的關(guān)系式來估算顆粒物濃度，宜考慮氣溶膠的復(fù)折射指數(shù)和粒徑分布。6.2.1.3米散射計(jì)算米散射是基于光散射理論，利用激光雷達(dá)系統(tǒng)測量的散射信號反演氣溶膠的光學(xué)特性。根據(jù)雷達(dá)信號與氣溶膠的物理特性（如消光系數(shù)、散射系數(shù)）之間的關(guān)系，估算顆粒物的質(zhì)量濃度。6.2.1.4復(fù)折射率在反演過程中需考慮顆粒物的復(fù)折射指數(shù)，通?？蓞⒖荚O(shè)定值1.5+0.02i。若所在區(qū)域有機(jī)組分占比較高，建議適當(dāng)降低實(shí)部取值；若黑碳組分較為突出，則應(yīng)適當(dāng)增大虛部取值6.2.1.5粒徑分布粒徑分布可通過周邊區(qū)域的光散射法顆粒物監(jiān)測儀進(jìn)行監(jiān)測。也可參考文獻(xiàn)或周邊空氣質(zhì)量站點(diǎn)的PM2.5/PM10數(shù)據(jù)，或根據(jù)不同波段之間的后向散射和消光系數(shù)差異推算粒徑分布。6.2.2機(jī)器學(xué)習(xí)法6.2.2.1數(shù)據(jù)準(zhǔn)備采集多波段激光雷達(dá)數(shù)據(jù)，包括后向散射和偏振信息，以獲得豐富的光學(xué)參數(shù)。收集地面顆粒物質(zhì)量濃度數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練集。6.2.2.2建立關(guān)系模型利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法（如隨機(jī)森林、支持向量機(jī)等）建立激光雷達(dá)參數(shù)（后向散射、偏振等）與顆粒物質(zhì)量濃度之間的關(guān)系。選擇合適的特征（如波段強(qiáng)度、散射角度等）用于模型訓(xùn)練。6.2.2.3訓(xùn)練與驗(yàn)證6.2.2.3.1訓(xùn)練集與測試集宜包含模型輸入特征與輸出目標(biāo)。輸入特征宜包括激光雷達(dá)掃描監(jiān)測信號目標(biāo)宜為同步實(shí)測的顆粒物質(zhì)量濃度值。6.2.2.3.2數(shù)據(jù)集宜按時(shí)間順序劃分，比例通常為7∶3或8∶2。訓(xùn)練集用于模型訓(xùn)練，測試集作為未參與訓(xùn)練的未見數(shù)據(jù)，用于驗(yàn)證模型準(zhǔn)確性、泛化能力和預(yù)測精度。6.2.2.3.3針對時(shí)間序列數(shù)據(jù)，宜采用前序數(shù)據(jù)訓(xùn)練、后續(xù)數(shù)據(jù)測試的劃分方法。宜使用k折交叉驗(yàn)證8T/CI1180—2025等方法在訓(xùn)練集內(nèi)部進(jìn)行參數(shù)調(diào)優(yōu)，以提升模型預(yù)測精度和穩(wěn)健性。6.2.2.4模型應(yīng)用在實(shí)際應(yīng)用中，通過輸入實(shí)時(shí)的激光雷達(dá)數(shù)據(jù)，使用訓(xùn)練好的機(jī)器學(xué)習(xí)模型預(yù)測顆粒物的質(zhì)量濃度。定期更新訓(xùn)練集和模型，以適應(yīng)環(huán)境變化和監(jiān)測需求。6.2.2.5質(zhì)量濃度空間插值根據(jù)反演模型和目標(biāo)區(qū)域的激光雷達(dá)數(shù)據(jù)、氣象信息，逐個(gè)格點(diǎn)計(jì)算PM2.5、PM10和TSP濃度。通過轉(zhuǎn)換中心點(diǎn)的經(jīng)緯度信息，結(jié)合方位角和距離數(shù)據(jù)，計(jì)算每個(gè)格點(diǎn)的濃度。反演結(jié)果按照地理坐標(biāo)存儲并展示，并根據(jù)實(shí)際用途進(jìn)行網(wǎng)格轉(zhuǎn)化及進(jìn)行后續(xù)分析。6.3點(diǎn)位布設(shè)6.3.1掃描方式與位置激光雷達(dá)點(diǎn)位具有空間代表性，選擇圓形掃描或扇形掃描方式：a）圓形掃描置于關(guān)注區(qū)域相對中心，確保能夠覆蓋目標(biāo)區(qū)域；b）扇形掃描置于目標(biāo)區(qū)域邊界附近，根據(jù)需要掃描5km~10km。6.3.2周邊環(huán)境要求500m范圍內(nèi)宜避開人為干擾和非目標(biāo)排放源，以確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。水平方向無遮擋，避免物體遮擋激光路徑。周圍宜設(shè)置警戒線或圍欄，防止無關(guān)人員接近設(shè)備及近距離接觸激光。6.3.3設(shè)備設(shè)施要求激光雷達(dá)設(shè)備宜配備穩(wěn)壓電源，確保設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定。站房宜設(shè)置避雷措施，且便于設(shè)備的日常維護(hù)與檢查。6.4精度驗(yàn)證在激光雷達(dá)掃描監(jiān)測區(qū)域布設(shè)地面微站或開展走航網(wǎng)格化監(jiān)測，驗(yàn)證激光雷達(dá)反演的PM2.5、PM10和TSP濃度。通過對比反演結(jié)果和地面監(jiān)測值，計(jì)算相關(guān)系數(shù)（R2)、均方根誤差（RMSE）和相對誤差，評估地基顆粒物激光雷達(dá)掃描監(jiān)測的準(zhǔn)確性。6.5質(zhì)量控制對激光雷達(dá)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量控制，去除噪聲和不合格數(shù)據(jù)，確保準(zhǔn)確性?？紤]到大氣污染物分布的相對連續(xù)性，可根據(jù)數(shù)據(jù)點(diǎn)的分布，對離群數(shù)據(jù)進(jìn)行剔除。7衛(wèi)星遙感網(wǎng)格化監(jiān)測7.1數(shù)據(jù)選擇7.1.1衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)7.1.1.1可用衛(wèi)星資源：靜止軌道衛(wèi)星如葵花-8、葵花-9、風(fēng)云-4，極地軌道衛(wèi)星如MODIS、風(fēng)云-3，太陽同步軌道衛(wèi)星如高分-5等。9T/CI1180—2025附近）光譜數(shù)據(jù)，或者氣溶膠光學(xué)厚度（AOD）數(shù)據(jù)。7.1.1.3衛(wèi)星遙感光譜數(shù)據(jù)可采用暗目標(biāo)法和深藍(lán)算法反演獲得目標(biāo)區(qū)域內(nèi)無云陸地格點(diǎn)的氣溶膠光學(xué)厚度（AOD也可直接使用。當(dāng)有云層覆蓋時(shí)，可采用深度學(xué)習(xí)、掩膜等方法對遙感影像進(jìn)行去云修復(fù)，或者結(jié)合其他衛(wèi)星、地面監(jiān)測、模型模擬等多源數(shù)據(jù)進(jìn)行融合、填補(bǔ)。7.1.2輔助數(shù)據(jù)7.1.2.1氣象數(shù)據(jù)：邊界層高度、相對濕度、氣溫等，從天氣預(yù)報(bào)模式[如全球氣象預(yù)報(bào)模式（GFS）和中尺度天氣預(yù)報(bào)模式（WRF）等]模擬的資料中提取出所選區(qū)域的氣象數(shù)據(jù)，并按氣溶膠光學(xué)厚度的空間分辨率采用雙線性插值方法進(jìn)行重采樣。7.1.2.2顆粒物地面監(jiān)測數(shù)據(jù)：PM2.5、PM10濃度小時(shí)均值及相應(yīng)監(jiān)測點(diǎn)位的地理坐標(biāo)。7.2數(shù)據(jù)匹配利用地面監(jiān)測站點(diǎn)的PM2.5與PM10濃度數(shù)據(jù)、氣溶膠光學(xué)厚度（或相關(guān)光譜數(shù)據(jù)）、氣象資料，進(jìn)行時(shí)間和空間上的多源數(shù)據(jù)匹配，以地面PM2.5、PM10濃度監(jiān)測站點(diǎn)的地理坐標(biāo)為中心位置，根據(jù)衛(wèi)星監(jiān)測（過境）時(shí)間，考慮大氣氣溶膠移動(dòng)速度和衛(wèi)星遙感象元鄰近效應(yīng)，選取中心位置周邊15km范圍和監(jiān)測時(shí)間前后各半小時(shí)區(qū)間內(nèi)的氣溶膠光學(xué)厚度（或相關(guān)光譜數(shù)據(jù)）、氣象資料有效結(jié)果，計(jì)算平均值。最后形成PM2.5與PM10濃度、氣溶膠光學(xué)厚度（或光譜）、氣象資料輸入數(shù)據(jù)集。7.3模型構(gòu)建基于先驗(yàn)知識、回歸、特征重要性等，篩選影響大氣顆粒物濃度的關(guān)鍵變量，通常包括衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)（光譜數(shù)據(jù)或產(chǎn)品）、近地面監(jiān)測數(shù)據(jù)（國控、省控、區(qū)/縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)站點(diǎn)監(jiān)測數(shù)據(jù)）、源排放或人類活動(dòng)水平數(shù)利用線性回歸矩陣、機(jī)器學(xué)習(xí)（如LightGBM）、深度學(xué)習(xí)（如Tansformer）等方法，擬合或訓(xùn)練基于氣溶膠光學(xué)厚度（或相關(guān)光譜數(shù)據(jù)）與氣象資料的近地面PM2.5、PM10濃度反演模型。根據(jù)精度驗(yàn)證指標(biāo)，通過超參數(shù)調(diào)優(yōu)、交叉驗(yàn)證、精度對比等，篩選、確定最優(yōu)反演模型。7.4濃度計(jì)算利用構(gòu)建的近地面大氣顆粒物濃度反演模型，根據(jù)目標(biāo)區(qū)域中每個(gè)格點(diǎn)對應(yīng)的氣溶膠光學(xué)厚度（或相關(guān)光譜數(shù)據(jù)）、氣象資料，逐格點(diǎn)計(jì)算PM2.5、PM10濃度，并按照衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的投影方式和地理坐標(biāo)進(jìn)行存儲，通過地理信息系統(tǒng)（GIS）軟件進(jìn)行繪圖和展示。7.5精度驗(yàn)證采取十折交叉驗(yàn)證方法驗(yàn)證衛(wèi)星遙感反演區(qū)域PM2.5、PM10濃度監(jiān)測結(jié)果。將前述數(shù)據(jù)集等比例隨機(jī)分成10個(gè)數(shù)據(jù)子集，分10次輪流選取其中1個(gè)數(shù)據(jù)子集作為測試比對數(shù)據(jù)、其他9個(gè)子集作為PM2.5、PM10濃度反演訓(xùn)練樣本數(shù)據(jù)，依據(jù)反演模型、利用測試比對數(shù)據(jù)計(jì)算格點(diǎn)PM2.5、PM10濃度反演結(jié)果，將（MAE用于評價(jià)PM2.5、PM10濃度反演模型的精度，評估反演結(jié)果在實(shí)際應(yīng)用中的準(zhǔn)確性。7.6質(zhì)量控制要保證衛(wèi)星遙感原始數(shù)據(jù)的質(zhì)量，避免有噪聲條帶的數(shù)據(jù)參與后續(xù)處理和計(jì)算，導(dǎo)致產(chǎn)生較大誤差。10T/CI1180—2025另外，要保證地面PM2.5、PM10監(jiān)測資料足夠且分布相對較均勻，一般10000km2至少有3個(gè)地面監(jiān)測點(diǎn)位的數(shù)據(jù)資料。8數(shù)據(jù)融合8.1總體原則在多種監(jiān)測方法（如微站、走航、激光雷達(dá)和衛(wèi)星遙感）的融合過程中，宜綜合考慮測量場景的差異性、潛在的問題、交叉校驗(yàn)方法及不一致數(shù)據(jù)的處理，以確保融合后的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和可靠性。圖1為數(shù)據(jù)融合過程中的關(guān)鍵問題與解決方案。(微站走航激光雷達(dá)衛(wèi)星遙感)考慮差異性、校驗(yàn)方法、不一致.網(wǎng)格統(tǒng)一.網(wǎng)格統(tǒng)一.數(shù)據(jù)網(wǎng)格化.時(shí)間統(tǒng)一.時(shí)間空間對比.多維度校驗(yàn).統(tǒng)計(jì)學(xué)方法.空間分辨率.時(shí)空一致性.適用場景差異.一致性修正.異常值剔除.數(shù)據(jù)插補(bǔ).加權(quán)平均(準(zhǔn)確、可靠、完整)圖1數(shù)據(jù)融合流程圖8.2測量場景差異性8.2.1空間分辨率各監(jiān)測方法的空間分辨率不同。需要根據(jù)不同監(jiān)測方法的分辨率差異，合理選擇融合策略，通過空示例：激光雷達(dá)和車載設(shè)備提供較高的空間分辨率，分別約為7.5m~15m和50m，而衛(wèi)星遙感的分辨率相對較低，通常為0.5km~2km。8.2.2時(shí)空一致性不同方法的時(shí)間和空間覆蓋范圍各異，導(dǎo)致時(shí)空不一致。車載設(shè)備和激光雷達(dá)提供高時(shí)效性（秒級至分鐘級）的空間數(shù)據(jù)，而衛(wèi)星遙感的數(shù)據(jù)更新周期較長（小時(shí)至天尺度）。宜通過時(shí)間對齊技術(shù)，確保數(shù)據(jù)的時(shí)空一致性。8.2.3適用場景差異8.2.3.1對于長時(shí)間、連續(xù)監(jiān)測的場景，宜適用固定站點(diǎn)方法，并需重點(diǎn)關(guān)注長期運(yùn)行中的設(shè)備維護(hù)和數(shù)據(jù)校準(zhǔn)，以確保高精度的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。8.2.3.2對于道路環(huán)境監(jiān)測的場景，宜適用車載設(shè)備方法，并需重點(diǎn)關(guān)注車輛行駛過程中的干擾因素（如震動(dòng)、空氣流動(dòng)等）對測量精度和數(shù)據(jù)分析的影響。8.2.3.3對于指定范圍內(nèi)的快速掃測的場景，宜適用激光雷達(dá)方法，并需重點(diǎn)關(guān)注算法局限性和反演結(jié)果的不確定性。8.2.3.4對于大范圍監(jiān)測的場景，宜適用衛(wèi)星遙感方法，并需重點(diǎn)關(guān)注天氣因素（如云層）對測量連續(xù)性的影響，以避免數(shù)據(jù)的缺失或不一致。8.3數(shù)據(jù)融合方法8.3.1.1網(wǎng)格設(shè)計(jì)。宜根據(jù)具體的研究目標(biāo)或管理需求進(jìn)行二維平面網(wǎng)格設(shè)計(jì)，優(yōu)先考慮現(xiàn)有數(shù)據(jù)的網(wǎng)格體系：a）對于需結(jié)合管理用途且空間差異性較小的監(jiān)測，可以按照行政區(qū)和用地類型進(jìn)行網(wǎng)格劃分；b）對于道路環(huán)境監(jiān)測，宜采用路段作為基本網(wǎng)格，按照500m或1km的長度劃分網(wǎng)格單元，道路屬性中包括道路等級；c）對于特定區(qū)域監(jiān)測，可以選擇衛(wèi)星網(wǎng)格進(jìn)行設(shè)計(jì)，按照1km×1km的面積劃分網(wǎng)格單元，按照網(wǎng)格的經(jīng)緯度進(jìn)行編號、管理；d）激光雷達(dá)掃描測量數(shù)據(jù)分辨率較高，可向其他監(jiān)測方法的網(wǎng)格統(tǒng)一。8.3.1.2網(wǎng)格插值。當(dāng)數(shù)據(jù)點(diǎn)位相對較少，但需要覆蓋較多網(wǎng)格時(shí)，可以使用三角插值或克里金插值方法進(jìn)行外推。8.3.1.3網(wǎng)格平均。當(dāng)數(shù)據(jù)點(diǎn)位較多，但網(wǎng)格較少時(shí)，可以對同一網(wǎng)格內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行平均處理。如果數(shù)據(jù)方差較大或存在離群值，可以考慮使用中值代替均值，以減少極端值對結(jié)果的影響。8.3.2數(shù)據(jù)網(wǎng)格化8.3.2.1網(wǎng)格化原則：數(shù)據(jù)網(wǎng)格化宜根據(jù)具體的應(yīng)用場景和目標(biāo)需求，選擇合適方式。8.3.2.2平行展示：不同來源的數(shù)據(jù)在各自的網(wǎng)格或原始格式中存儲和展示。通過數(shù)據(jù)平臺實(shí)現(xiàn)不同點(diǎn)位或圖層的疊加顯示，以便于對比和綜合分析。8.3.2.3主次互補(bǔ)：當(dāng)某種數(shù)據(jù)無法覆蓋特定區(qū)域、缺失或出現(xiàn)異常時(shí)，其他數(shù)據(jù)來源可用于補(bǔ)充。這種方法能夠確保數(shù)據(jù)的完整性，避免因某一數(shù)據(jù)缺失導(dǎo)致的監(jiān)測盲區(qū)。8.3.2.4加權(quán)平均：為有效融合多個(gè)數(shù)據(jù)源，宜根據(jù)不同觀測類型