基于环境小卫星的灰霾监测系统

武汉大学2013年国家大学生创新实验

成员：邱桐  李言顺 李雪 赖菲琳 李娣娣

指导教师：史文中  教授

1立项背景：

随着工业化进程的加快，大量污染气体直接排放进入大气，工业废气排放量急剧增加，极大地破坏了大气的平衡。近年来，由于武汉城市圈建设进程的实施，中部崛起战略的推进，经济飞跃发展，大批工厂进驻武汉，污染了人们赖以生存的大气环境，使得武汉近期多次遭遇灰霾天气。灰霾天气对人体健康的损害非常大，细颗粒物被吸入人体后，容易使人们患上哮喘、支气管炎等疾病，而且颗粒物中包含的有害气体与重金属等有毒物质溶解在血液中对人体健康的危害更大，甚至会致死。每逢春节等节日期间，大量烟花爆竹的燃放造成短时间内灰霾粒子浓度的急剧上升。2012年6月，秸秆燃烧造成的大面积灰霾空气污染严重地影响了武汉人民的正常生活。以上现象说明实现灰霾监测已迫在眉睫，开发一套实用性强的灰霾监测系统显得尤为必要。

2立项目标

基于突发性的大气污染问题，应用重访周期短、分辨率高的环境小卫星数据，运用经典TC算法和HOT算法，实时、高效地进行灰霾监测。运用MODIS04实时提取大范围灰霾信息，并开发出灰霾监测的桌面系统，进行网络发布，完成手机客户端的开发，实现灰霾监测处理、网站查询及手机查询一体化功能。

3总体介绍

环境小卫星数据是我国国产环境民用卫星，具有较高的分辨率，可以提供小范围的灰霾信息，为市民的出行生活起到一定的指导作用，而开发的手机移动终端则更方便用户使用，同时满足环保局工作人员进行灰霾监测的需要。MODIS04产品含有气溶胶光学厚度集，通过量化可以直接反应大范围灰霾信息，可以为环保局决策层等部门的宏观调控提供参考。

产品主要由以下三个方面组成：

a) 基于TC算法和HOT算法的灰霾监测桌面系统。

b) 基于Google地图的灰霾监测结果发布网站。

c) 基于安卓开发平台的手机灰霾监测客户端。

4总体结构设计

环境小卫星灰霾反

MODIS04灰霾反演模块

灰霾监测系统

影像文件读取模块

精度评定模块

产品数据输出模块

  系统结构示意图

5竞争优势

1)明确了目标群体的需求。武汉地区灰霾污染程度较大，环保局希望得到较准确并且更新速度较快的数据，市民希望看到每一天的灰霾污染等级来调节生产和生活。

2)总体设计方案主题鲜明。实现灰霾的动态监测结果的可视化，与当前的社会环境和现实生活非常贴近。在地理底图上可以看到灰霾的污染等级和污染区域。

3)交互上高效：为了最大限度地提高用户在网络上的操作绩效，并尽量减少发生误操作的可能性。我们采用了明确的链接设计，同时根据和谐、均衡和重点突出的原则 ,将不同的色彩进行组合和搭配来构造一个统一的界面。这样用户在浏览时会有一个流畅的视觉体验。

4)高质量的内容：我们的网站没有大量的装饰部分，在内容上突出重点。

5)更新频率高：我们有专门的网站管理人员和快速的产品数据来源，可以实现较高频率的更新，并能够及时播报突发性的灾害信息。

6)响应时间短：采用了joomla的开发方法，通过调用google地图作为我们的地理底图，使用google提供的API来绘制图层，图层的刷新速度快，给予用户较好的控制感。

7)网站测试和改进：我们通过环保局的相关工作人员和武汉市民参与网站测试 ,使网站的易用性和愉悦性进一步完善。