【摘 要】
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及时、准确地探测船舶尾气中排放的SO2气体浓度对有效控制SO2气体排放、减少大气污染、监管船舶用油的硫含量具有重要意义。目前,船舶尾气SO2排放浓度监测主要采用在线采样方法,部分地区也逐步开展嗅探方法研究。但这两种方法监测效率低,且难以得到SO2浓度的二维分布和扩散情况。随着光学探测技术的发展,光学遥感探测手段被逐步应用于船舶尾气监测领域,例如差分吸收光谱技术、激光雷达技术和紫外成像遥感监测技术等
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及时、准确地探测船舶尾气中排放的SO2气体浓度对有效控制SO2气体排放、减少大气污染、监管船舶用油的硫含量具有重要意义。目前,船舶尾气SO2排放浓度监测主要采用在线采样方法,部分地区也逐步开展嗅探方法研究。但这两种方法监测效率低,且难以得到SO2浓度的二维分布和扩散情况。随着光学探测技术的发展,光学遥感探测手段被逐步应用于船舶尾气监测领域,例如差分吸收光谱技术、激光雷达技术和紫外成像遥感监测技术等。其中,紫外成像遥感监测技术具备时间分辨率高、采样速度快、探测距离远、能够获取污染气体的排放总量以及扩散趋势等优势,在船舶尾气监测领域具有十分广阔的应用前景。本文针对船舶尾气中SO2气体排放的快速准确监测需求,围绕紫外成像遥感监测技术,具体在船舶尾气最优探测波段选取和SO2浓度反演两个方面取得了一些研究成果:1)开展了实船台架尾气排放气体在线监测实验,在信噪比满足探测要求的前提下,依据SO2浓度反演误差最小原则,建模分析出了紫外成像遥感监测技术的最优探测波长;2)提出基于紫外遥感图像和卷积神经网络的船舶尾气SO2浓度反演新方法,实现了船舶尾气SO2排放浓度的准确、快速反演。本文研究表明,在天顶角分别为10°、20°、30°、40°、50°、60°、70°和80°时,紫外成像遥感监测技术最优单波段探测波长分别为305nm、305nm、305nm、307nm、311nm、316nm、321nm和331nm;双波段最优探测波长分别为（301nm,303nm）、（305nm,307nm）、（302nm,307nm）、（307nm,309nm）、（312nm,315nm）、（316nm,317nm）、（321nm,323nm）和（331nm,332nm）。对比基于理论模型的反演方法,基于紫外遥感图像和卷积神经网络的船舶尾气SO2浓度反演新方法能够更加准确地反演SO2浓度,三种预测误差指标RMSE、MAE和MAPE分别为0.00516,0.00196和1.73。上述成果将为SO2遥感监测设备研制及SO2反演算法研发提供技术和理论参考。
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