基于LUR模型的武漢市空氣質(zhì)量時空特征分析及模擬.pdf

1、隨著城市化、工業(yè)化進程的加快，大氣污染已成為我國最嚴重的環(huán)境問題之一，對公眾健康和生態(tài)環(huán)境造成了諸多負面影響。城市面積持續(xù)擴張、人口持續(xù)增長、工業(yè)排放和能源消耗不斷增加等，導致城市內(nèi)部下墊面出現(xiàn)了明顯的異質(zhì)性，進而造成城市問題空間分異現(xiàn)象突出，城市大氣污染也不例外。基于一定的平臺和數(shù)據(jù)，有效快速的模擬出區(qū)域內(nèi)空氣質(zhì)量狀況分布可以為大氣環(huán)境影響評價、規(guī)劃、管理和決策等提供依據(jù)。
　　本文選取2014年5月到2016年12月期間武漢市

2、10個地面監(jiān)測點發(fā)布的空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)對武漢市的大氣污染進行時空特征分析，并結(jié)合武漢市遙感數(shù)據(jù)、MODIS數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、人文數(shù)據(jù)等，通過雙變量相關(guān)性分析得出與空氣質(zhì)量指數(shù)顯著相關(guān)的變量因子，并建立空氣質(zhì)量指數(shù)與其影響因素之間的多元線性回歸模型，經(jīng)驗證調(diào)整后借助ArcGIS平臺對武漢市的空氣污染分布進行模擬預測，得到精度較高的武漢市空氣質(zhì)量指數(shù)分布圖。通過查閱相關(guān)研究文獻，在借鑒前人研究成果的基礎(chǔ)上，本文通過數(shù)據(jù)模型等分析主要得出以下結(jié)論:

3、
　　(1)通過對武漢市2014年至2016年空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)進行日內(nèi)、季節(jié)不同時間段的劃分，并對不同時段內(nèi)的空氣質(zhì)量指數(shù)進行均值分析，得出武漢市空氣質(zhì)量在時間尺度上的規(guī)律表現(xiàn)為以下兩個方面:首先，一日分布當中，凌晨、早上和晚上三個時間段空氣質(zhì)量較差，下午為一天當中空氣質(zhì)量最好的時候。其次，在不同季節(jié)當中，冬季污染最為嚴重，夏季最好，春秋兩季相較，春季表現(xiàn)較好。
　　(2)依據(jù)武漢市各站點監(jiān)測到的空氣質(zhì)量濃度數(shù)據(jù)在全年及不同季節(jié)

4、的指數(shù)均值分析，得出武漢市空氣質(zhì)量空間尺度上的變化規(guī)律表現(xiàn)如下:位于青山工業(yè)園區(qū)的青山鋼花的空氣質(zhì)量指數(shù)常年偏高，尤其是在春冬季節(jié);吳家山為人口集中區(qū)域，其全年空氣質(zhì)量指數(shù)僅次于青山工業(yè)園區(qū);隨后從大到小依次排列的是漢陽月湖、武昌紫陽、漢口花橋，三者相比各季節(jié)變化十分相近;東湖高新、沌口新區(qū)、東湖梨園三者年均值等距減小，春夏季節(jié)三者空氣質(zhì)量狀況十分接近，冬季沌口新區(qū)最差，東湖高新表現(xiàn)較好，秋季則正好相反;空氣質(zhì)量指數(shù)除位于郊區(qū)的沉湖七壕

5、對照點外，最低值為漢口江灘，漢口江灘區(qū)域一年四季均為最低值區(qū)域。
　　(3)根據(jù)以上部分總結(jié)，將搜集到的可能對空氣質(zhì)量產(chǎn)生影響的因素進行預處理后，通過與空氣質(zhì)量進行雙變量相關(guān)性分析，得出相關(guān)系數(shù)較大的自變量因子分別為:空間尺度上包括1km范圍內(nèi)的水域面積、1km范圍內(nèi)的交通道路密度、3km范圍內(nèi)的表征植被覆蓋度的NDVI及3km范圍內(nèi)表征地表溫度的LST_DAY;時間尺度上包括月均溫度數(shù)據(jù)、月均降水量數(shù)據(jù)、表征植被覆蓋度變化的ND

6、VI周期數(shù)據(jù)、表征地表溫度變化的LST_DAY周期數(shù)據(jù)四個自變量因子。
　　(4)將以上獲得的顯著相關(guān)的影響因子作為LUR模型構(gòu)建的自變量因子，基于多元線性回歸分析方法建立空氣質(zhì)量指數(shù)時空預測模型。其中，時間尺度模型R2有很好的表現(xiàn)，為0.855，調(diào)整R2為0.773;空間尺度上，通過不同季節(jié)對武漢市的空間尺度上的空氣質(zhì)量模擬，各季節(jié)預測模型R2分別為0.692、0.871、0.886、0.648。并通過樣本篩選及克里金插值得出了