城市道路区域汽车排气污染监测与表征方法研究

摘要

汽车作为现代社会重要的交通工具之一，给人们带来便利的同时也给我们的生活环境造成了影响。汽车尾气的排气污染物中包含了CO、HC、NOx，以及SO2、颗粒物等，其中很多污染物对人体有害并严重破坏了自然环境，已成为严重的社会问题。因此，如何有效的监测、减少汽车排气污染，已成为了当今交通工作者亟待研究和解决的问题。
　　本文从城市道路区域汽车排气污染监测与表征方法为研究目标，在分析国内外汽车排气污染监测理论及方法的基础上，以哈尔滨市部分路段的单车道为研究对象，采用自行设计搭建的汽车排气污染物车载检测与道路遥感监测相结合的方法，进行了城市道路汽车排气污染的监测研究。在此基础上，利用GIS技术和数据融合方法，对城市道路汽车排气污染浓度和程度两个方面，对城市道路近地面区域汽车排气污染状况进行了表征方法研究。全文主要内容如下:
　　(1)论述了国内外汽车排气污染物监测的主要方法，并对城市道路汽车排气特性的影响因素进行了分析。
　　(2)构建了城市道路汽车排气污染物车载实时检测系统，并进行了实测验证，分析了城市道路汽车运行工况与汽车排气污染特性的关系。
　　(3)利用道路遥感监测技术，通过最优模糊集运算和主成分分析、模糊聚类方法进行了城市道路汽车排气污染监测点位和时间的优化选择。同时采用RBF神经网络模型，进行单车的道路交通排气污染监测数据的非线性拟合，并对道路汽车排气污染遥感实地监测数据与车载检测排气污染模型输出数据比对分析研究。其结果表明，道路遥感实时监测数据与车载检测排气污染数值的误差不超过8％，道路遥感监测法可以近似的表征汽车排气污染对城市道路区域环境的污染状况。
　　(4)依据道路遥感监测数据与车载检测排气污染模型输出数据比对结果，采用道路遥感监测方法，结合GIS技术和数据融合方法，从道路汽车排气污染浓度和程度两个方面，对城市道路汽车排气污染近地面的状况进行表征。

目录

摘要

1 绪论

1．1 研究背景与意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 国内外研究现状综述

1．2．1 交通特征获取方法

1．2．2 汽车排气污染物监测方法

1．2．3 路网汽车排气污染物量化评价

1．3 研究内容与方法

1．3．1 主要研究内容

1．3．2 研究方法

1．3．3 研究技术路线

2 城市道路汽车排气污染特性影响因素分析

2．1 汽车技术状况与燃油品质

2．1．1 发动机技术状况

2．1．2 燃油品质

2．2 城市道路交通环境

2．2．1 城市交通环境特征

2．2．2 城市建筑物与汽车排气污染扩散

2．2．3 城市道路交叉口与汽车排气污染

2．3 城市道路汽车行驶工况

2．3．1 行驶工况及其研究

2．3．2 不同行驶工况汽车排气污染特性

2．4 本章小结

3 汽车排气污染物车载检测技术与行驶排气污染特征分析

3．1 汽车车载排气污染检测技术概述

3．2 汽车排气污染物车载检测原理

3．2．1 汽车运行工况检测条件

3．2．2 排气污染物总量计算

3．3 汽车车载排气污染物检测系统总体设计

3．3．1 硬件设计

3．3．2 软件设计

3．4 汽车行驶排气污染特征分析

3．4．1 道路汽车行驶特征分析

3．4．2 行驶车速对排气污染的影响分析

3．4．3 行驶加速度对排气污染的影响分析

3．5 本章小结

4 城市道路汽车排气污染遥感监测方法及可行性分析

4．1 红外遥感监测法系统概述

4．2 监测采样的时间与地点确定

4．2．1 监测采样时间的确定

4．2．2 监测采样点位的确定

4．3 车辆排气污染遥感监测可行性分析

4．3．1 RBF网络算法

4．3．2 数据预处理

4．3．3 遥感监测数据与车载检测模拟输出数据比对步骤

4．3．4 遥感监测数据与车载检测模拟输出数据比对分析

4．4 本章小结

5 基于GIS的城市道路汽车排气污染状态表征及评价

5．1 基于GIS技术的城市道路交通排气污染表征系统设计

5．1．1 GIS地理信息系统的功能和组成

5．1．2 城市道路区域交通排气污染状态表征系统设计

5．2 基于GIS的城市道路汽车单一排气污染物表征

5．2．1 具有GIS功能的哈尔滨市市区道路网构建

5．2．2 数据预处理

5．2．3 城市道路汽车排气污染物表征实现

5．3 基于GIS的城市道路汽车排气多污染物的综合表征评价

5．3．1 城市道路汽车排气污染物表征评价的基本原理

5．3．2 基于模糊神经网络的城市道路汽车排气污染物表征评价算法

5．4 本章小结

结论

参考文献

附录

攻读学位期间发表的学术论文及研究成果

致谢

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