2024年8月，北京唯思德科技有限公司聯(lián)合北京大學、河南省鄭州市環(huán)境監(jiān)測中心實施的城市區(qū)域溫室氣體空間排放量分布觀測項目在國際知名專業(yè)期刊《Science of the total environment》上成功發(fā)表。
文章題目為《Spatial mapping of greenhouse gases using a UAV monitoringplatform over a megacity in China》，此文章的發(fā)表標志著北京唯思德科技的無人機溫室氣體監(jiān)測系統(tǒng)從技術原理到監(jiān)測數(shù)據(jù)在城市區(qū)域監(jiān)測實際應用中得到了近一步的驗證與認可。
城市環(huán)境溫室氣體（GHG）排放主要是人為源，其特征是排放源分布不均。城市地區(qū)的溫室氣體空間分布監(jiān)測通常是通過有限的監(jiān)測點或者模型研究獲得的，雖時間分辨率較高，但空間覆蓋率低，對溫室氣體混合比空間變化了解不完全。為了解決這種信息差并評估溫室氣體監(jiān)測網(wǎng)絡點，本研究在無人機上安裝了一個定制的大氣采樣器，以繪制中國中部近1300萬人口的特大城市鄭州上空大氣中的CO2和CH4混合比。飛行測量是在城市主要道路上空150m進行的，覆蓋從市中心到郊區(qū)的總飛行距離170km。
鄭州市CO2和CH4混合比呈現(xiàn)出明顯不均勻的空間分布特性，測得CO2和CH4的平均混合比分別為439.2±10.8ppm和2.12±0.04ppm。整個城市地區(qū)CO2和CH4的空間相關性分辨率約為2km。可輔助實現(xiàn)排放反演的城市溫室氣體監(jiān)測網(wǎng)絡的最小空間分辨率為4km。證明了這種基于無人機的測量方法監(jiān)測城市中溫室氣體混合比的能力，也為溫室氣體監(jiān)測網(wǎng)絡布設提供了寶貴的經(jīng)驗及數(shù)據(jù)。然而，鄭州的原始監(jiān)測點之間的距離從8km到15km不等，不能夠真實地反映城市溫室氣體空間分布。城市溫室氣體無人機移動觀測在一定程度上填補了固定監(jiān)測數(shù)據(jù)的空白，提供了更精細的空間分辨率，且涵蓋了不同的土地利用類型。
研究采用一種新型硬件系統(tǒng)集成于大載荷無人機上，在監(jiān)測目標區(qū)域完成多次縱向與橫向城市空間全覆蓋軌跡飛行，用以測量即時CH4和CO2濃度等參數(shù)。該無人機監(jiān)測系統(tǒng)，在中國中部特大城市鄭州主要道路上空順利完成溫室氣體濃度的高分辨率監(jiān)測，并協(xié)助驗證固定站的分布是否滿足檢測需要。在溫室氣體排放計算分辨率選擇上，文章采用了空間自相關性分析，結合相關算法實現(xiàn)50m數(shù)據(jù)分辨率，所得數(shù)據(jù)與固定站監(jiān)測值高度一致，證明了算法和無人機監(jiān)測法的可行性及準確性。
文章中通過使用唯思德科技的無人機溫室氣體監(jiān)測系統(tǒng)，不僅實現(xiàn)了鄭州市城市區(qū)域碳排放量分布圖的精準繪制，同時還評估了城市監(jiān)測網(wǎng)分布的最佳距離，所得數(shù)據(jù)同地面固定站數(shù)據(jù)進行比較驗證，為城市區(qū)域溫室氣體排放監(jiān)測與監(jiān)測點布設提供新的思路和方法，從而實現(xiàn)更精準的監(jiān)測并為衛(wèi)星反演提供更高分辨率的溫室氣體排放數(shù)據(jù)，助力我國碳中和和未來減排計劃。WSD-FLY機載高精度溫室氣體監(jiān)測系統(tǒng)北京唯思德科技有限公司致力于溫室氣體和碳監(jiān)測領域工作，為國家雙碳目標路徑規(guī)劃和行業(yè)減排措施制定提供科學方法支撐和多元化的解決方案，聚焦碳達峰、碳中和的新戰(zhàn)略新任務，構建大氣環(huán)境排放溫室氣體綜合監(jiān)測體系。唯思德科技制定了多尺度，多維度，多碳源監(jiān)測體系，實現(xiàn)溫室氣體排放量可測量、可報告、可核實的需求，開創(chuàng)性推出WSD-FLY機載高精度溫室氣體監(jiān)測系統(tǒng)解決方案，該系統(tǒng)采用質量平衡算法構建TERRA模型，結合移動監(jiān)測數(shù)據(jù)匹配算法模型，計算出源排放量�？蓽y量源的面積從10x10m2到1000x1000m2（在特定的氣象條件下，可以測量更大的面源）排放量。準確測量CO2 CH4 N2O等多種溫室氣體和多種VOC的排放量
全球唯一同時實現(xiàn)機載高精度溫室氣體排放量和通量的測量系統(tǒng)
已被驗證的方法學
升級TERRA算法適配于無人機測量數(shù)據(jù)
針對各類點源和面源均適用
應用于各類工業(yè)園區(qū)、廠區(qū)、礦區(qū)、場站的總排放量
部署靈活，快速獲取排放量和通量結果
重點行業(yè)監(jiān)測：排放量測量
典型城市監(jiān)測：溫室氣體空間分布、區(qū)域碳源、碳匯排放通量測量、反演校驗
生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測：排放通量測量
圖1：17航次飛行軌跡覆蓋鄭州市城區(qū)及近郊；圖2：克里金插值算法所得CO2 及CH4排放量空間分布圖
