基于近地面高密度监测传感网的城市尺度颗粒物扩散分布特征——以襄阳市中心城区为例
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作者:
作者单位:

1.江汉大学精细爆破国家重点实验室、数字建造与爆破工程学院;2.东南大学建筑学院;3.长安大学建筑学院、清华大学建筑学院;4.中国地质大学(武汉)公共管理学院、长江流域国土空间治理与绿色发展研究院;5.湖北省生态环境厅襄阳生态环境监测中心;6.武汉市自然资源保护利用中心;7.云南大学建筑与规划学院;8.中国科学院生态环境研究中心区域与城市生态安全全国重点实验室;9.武汉大学城市设计学院、数字城市研究中心

作者简介:

通讯作者:

中图分类号:

X513

基金项目:

湖北省教育厅科学研究计划指导项目:应对鄂西工业城市PM2.5污染的蓝绿空间布局优化研究,B2023254


Urban-Scale Particulate Matter Dispersion Patterns Using a Near-Surface High-Density Monitoring Sensor Network: A Case Study of Central Xiangyang
Author:
Affiliation:

Fund Project:

Scientific Research Program (Guidance Project) of the Hubei Provincial Department of Education (B2023254)

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    摘要:

    针对城市尺度颗粒物扩散分布特征识别难、规划可实施性欠缺的问题,本文在城市近地面构建高密度颗粒物和关键气象要素的监测网,并提出“扩散机理约束的变量(污染影响因素)多尺度表征—算力控制的变量和尺度筛选—地理加权的空间归因解析”的识别方法。首先,在高斯扩散机理约束下,采用不同标准差的二维高斯算核对污染源与下垫面要素进行多尺度连续表征;其次,以“400米粗步长—100米细步长”的双精度嵌套筛选最优变量和尺度组合;最后,基于GWR量化各因素对PM2.5和PM10的空间异质性影响,获得“系数场—主导尺度—空间位置”三元输出。以冬季小风情境为样本,识别出工业过程主导的片区集聚与货运物流活动主导的走廊增强并存格局,且物流走廊对PM10影响高于PM2.5。本识别方法比一般统计方法更能反映多要素叠加,而比数值仿真对算力依赖更小,能够在解释性—精度—算力间取得平衡。基于识别结果,提出面向规划实践的转译路径:构建综合治理优先序、实施走廊与片区差异化管控,并在既有绿地格局上于源区和受体关键位置开展适配性补绿。本文为面向城市颗粒物污染改善的绿地选址提供重要参考,对实现“持续推进蓝天保卫战”的国家目标具有重要意义。

    Abstract:

    Many industrial cities in China continue to face severe particulate matter (PM) pollution. Strategically selecting green space locations within urban areas is an effective approach to mitigate PM pollution. However, existing studies predominantly focus on the mechanisms by which different pollution sources influence PM dispersion and distribution, often overlooking the heterogeneity caused by individual variations within the same type of pollution source. This oversight leads to inaccurate estimations of PM dispersion ranges, thereby hindering precise guidance for green space site selection. To address this gap, this study employs a Gaussian dispersion model under the principles of PM dispersion dynamics. We calculate the two-dimensional kernel density distribution of potential PM2.5 and PM10 dispersion for each influencing factor under varying Gaussian standard deviations (i.e., at different scales). This serves as a comprehensive representation of their spatial influence intensity on surrounding areas, forming a Gaussian Kernel Density Dataset that incorporates multi-scale impact characteristics of all factors. Subsequently, a dual-precision nested algorithm is designed to screen for the most effective and representative factors, constructing an explanatory variable dataset. Finally, a geographically weighted regression model is established to quantify the spatial characteristics and influence intensity of each factor on PM dispersion, enabling precise guidance for optimal green space allocation.

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  • 收稿日期:2025-08-29
  • 最后修改日期:2025-12-23
  • 录用日期:2026-01-11
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