【摘 要】
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随着近年来全球工业化经济快速发展和城市化进程加快,大气污染日趋严重,以PM2.5为首的大气环境污染治理已迫在眉睫。而利用遥感手段反演近地面PM2.5质量浓度并获取其三维时空特征,能够为灰霾气溶胶三维时空输送规律的探究及政府进行灰霾区域联治、污染控制提供理论和技术支持。本文以河南省郑州市地区为研究区开展相关研究,主要取得了以下研究成果。1.相对湿度和垂直标高对AOD或PM2.5贡献率研究以郑州市为研
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随着近年来全球工业化经济快速发展和城市化进程加快,大气污染日趋严重,以PM2.5为首的大气环境污染治理已迫在眉睫。而利用遥感手段反演近地面PM2.5质量浓度并获取其三维时空特征,能够为灰霾气溶胶三维时空输送规律的探究及政府进行灰霾区域联治、污染控制提供理论和技术支持。本文以河南省郑州市地区为研究区开展相关研究,主要取得了以下研究成果。1.相对湿度和垂直标高对AOD或PM2.5贡献率研究以郑州市为研究区,基于2013年12月至2014年11月的CALIPSO卫星激光雷达二级气溶胶数据产品,通过气溶胶湿度订正和垂直标高订正方法,建立近地面PM2.5与气溶胶光学厚度（AOD）反演模型并筛选出最优反演模型。基于该模型,首次提出利用累积量斜率变化比较法定量研究相对湿度和垂直标高对PM2.5或AOD的贡献率,以冬季为基准期,在不考虑温度、降水、风速、风向等影响因素的情况下,得出相对湿度对PM2.5相对贡献率在春夏时期和秋季时期分别为31.60%和48.40%,垂直标高对AOD相对贡献率在春夏时期和秋季时期分别为72.28%和40.23%,相对湿度对AOD相对贡献率在春夏时期和秋季时期分别为24.59%和26.23%,该研究结果为进一步提高PM2.5反演精度提供了理论依据。2.首次提出一种时空适应性PM2.5反演模型基于地理加权回归模型（GWR）,引入DEM和时间因素提出一种四维时空地理加权回归模型（4D-GTWR）,解决了PM2.5反演过程中四维时空非平稳性问题。基于河南省郑州市2017年12月至2018年2月的PM2.5近地面观测数据,并结合气象因子数据和中分辨率成像光谱仪（MODIS）遥感数据的MYD043K AOD产品,利用地理加权回归模型（GWR）、时间加权回归模型（TWR）、时空地理加权回归模型（GTWR）和4D-GTWR模型对PM2.5进行反演研究。结果表明,4D-GTWR模型R2（0.9496）与GWR模型R2（0.7761）、TWR模型R2（0.7763）和GTWR模型R2（0.8811）相比,表现出更好的拟合优度。3.基于组件GIS开发实现卫星遥感灰霾PM2.5三维可视化系统研究三维克里金空间插值算法,通过建立统一套合模型实现对各层PM2.5三维空间分布表达。同时基于Arcgis Engine二次开发平台构建了PM2.5三维可视化系统,从而实现灰霾PM2.5三维可视化,进而获取三维空间PM2.5质量浓度。本文创新点和特色为:首次提出一种时空适应性PM2.5反演模型——四维时空地理加权回归模型（4D-GTWR）,提高了PM2.5反演精度,并实现了灰霾PM2.5三维空间分布表达及可视化。
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