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在油气资源遥感探测中,通过烃渗漏引起的海表面甲烷气浓度异常来探测海底气藏是最直接的方法之一。为了更好地识别海表甲烷异常,提高遥感反演精度,对海表甲烷气含量进行定量光谱分析研究。设计室内甲烷波谱测试平台,获取海水背景下不同含量甲烷高光谱数据为数据,对光谱数据预处理及进行比值导数光谱法,并提取光谱吸收特征参数,对甲烷含量与光谱参数之间进行相关性分析,构建甲烷含量的反演模型。比值导数光谱法确实抑制了海水背景信息,突出了甲烷特征。1650—1664 nm和2180—2210 nm波段范围的光谱参数与甲烷含量相关性显著;其中,波谷、波深、面积、斜率与甲烷含量显著相关。基于2180—2210 nm波段范围建立的波谷、波深、面积、斜率四元回归方程y=-14.356 - 5931.796x1 - 4325.081x2+241.481x3+7531.973x4拟合效果最好,R2为0.9817;且在此波段范围内基于波深建立的单变量甲烷反演模型y = 2047.571x - 9.758,R2为0.9741,比基于其他变量所建立的反演模型效果要好。成功获取了和海水背景下甲烷含量线性相关显著的对应波段和吸收特征,可为利用多/高光谱遥感预测勘探海表面甲烷气浓度提供一定的理论和技术依据。 相似文献
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利用遥感技术对大气环境污染进行监测时,云是影响痕量气体反演精度的重要因素,因此在痕量气体反演中需要对云的影响进行校正,通常使用的云参数主要是有效云量和云压。本文基于O2-O2 477 nm吸收波段构建了O2-O2云反演算法：首先,根据有效云量和云高与连续反射率和O2-O2斜柱浓度之间的对应关系,结合假定的云模型利用VLIDORT辐射传输模型建立关于有效云量和云压的查找表;然后,通过差分吸收光谱技术拟合卫星载荷观测的大气层顶辐射,获得O2-O2斜柱浓度并计算连续反射率;最后,结合辅助数据,根据查找表进行插值反演获得有效云量和云压。通过将算法应用到OMI观测数据,将反演结果与OMCLDO2产品进行对比验证,有效云量和云压空间分布一致,相关系数R均超过0.97;并还将该算法应用于下一代大气成分监测仪器TROPOMI,与FRESCO+产品对比,有效云量和云压空间分布基本一致,当地表类型为海洋时,有效云量相关系数R大于0.97,云压相关系数R大于0.94,云压反演结果存在一定的区别;通过将O2-O2云反演算法和FRESCO+云压反演结果与CALIOP Cloud Layer产品进行对比,结果表明,在低云情况下,O2-O2云反演算法线性回归方程斜率为0.782,截距为198.0 hPa,相关系数R为0.850,算法表现优于FRESCO+。而在高云情况下,FRESCO+反演结果更接近CALIOP云压结果。在OMI和TROPOMI上的应用表明O2-O2云反演算法在大气云反演中具有较高的准确性和可行性,可以为大气痕量气体反演的校正提供云参数,并为中国同类型卫星载荷的云反演算法提供算法参考。 相似文献
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永久散射体识别是用PS-InSAR方法获取地面沉降数据的关键环节之一,其最佳阈值的设定直接影响PS点的精度和密度。本文基于大数据统计的分析方法——ROC曲线法定量分析和确定PS点识别的最佳阈值。选择3种典型的PS识别方法,绘制每种方法在不同阈值条件下的ROC曲线图,当ROC曲线下面积越大,方法越优。依据最佳阈值位于ROC曲线左上部位的特征,采用敏感度与特异度之和（Se+Sp）最大的方法可定量判定出最佳阈值的取值。在最佳阈值条件下,识别的PS点具有正选率足够高、误选率足够小,PS点的密度足够大的特性。为进一步验证该方法的可行性,本文以北京龙潭公园地区为PS识别的实验区,用振幅离差指数法、相关系数法,以及两种阈值相结合的双阈值法3种方法进行实验识别PS点,并根据ROC曲线判得3种方法的最佳阈值。研究结果发现：（1）振幅离差TD识别PS点的最佳阈值为0.45;相干系数Tγ识别PS点的最佳阈值为0.45;振幅离差TD、相干系数Tγ双重阈值识别PS点的最佳阈值（TD,Tγ）为（0.50,0.50）。（2）用振幅离差TD和相干系数Tγ双阈值法识别PS点,得到的ROC曲线下面积AUC=0.762,高于单阈值法,表明双重阈值法识别PS点优于单一阈值的PS点识别方法。研究表明ROC曲线可定量化确定PS点的最佳阈值,而且该方法可进一步推广于GIS空间分析、遥感解译过程中阈值的定量化筛选。 相似文献
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利用机载激光雷达点云数据,计算了9种度量指标,并将其分为冠层的高度指标、结构复杂度指标和覆盖度指标。利用高度指标和结构复杂度指标,结合大量实测单木结构与年龄估测数据,从样点和区域尺度分别分析了青海云杉林冠层垂直结构分布,分析得知实验区内主要以中龄林和成熟林为主,冠层垂直分布复杂程度偏低,高度分化程度一般。通过回归分析发现首次回波覆盖度指标FCI与实测的有效植被面积指数PAIe有良好的相关性（R2=0.66）,在此基础上基于辐射传输模型反演了实验区内PAIe的水平分布,且用实测数据验证发现反演的PAIe略高于实测值（R2=0.67）,绝对平均误差为0.65。分析结果很好地反映了激光雷达在森林空间结构信息提取方面的应用潜力。 相似文献
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江淮夏季强天气过程中对流云合并现象的卫星观测 总被引：1，自引：0，他引：1
利用GMS-5、FY-2B和FY-2C等3颗静止气象卫星的资料, 对2001年-2009年夏季发生在江淮区域内的35次暴雨过程和43次冰雹过程进行分析, 研究暴雨、冰雹这两种强对流天气过程中对流云合并现象的特征。统计结果显示, 只有65%冰雹过程中出现对流云合并, 平均每个过程出现1.9次合并;而暴雨过程中, 不仅有94%出现了合并, 而且平均每个过程发生合并的频次也高达11.6次。从对流云之间的距离Dis、面积比Ar、云顶亮温最低值Tmin、最低亮温差异dTmin以及最低亮温变化幅度ΔTmin这5个量的统计与对比发现, 两种强天气中的合并现象既有相同规律, 也有不同的特征。通过进一步分析数值差异, 得到不同云顶亮温最低值Tmin和最低亮温差异dTmin组合下, 两强天气过程中不同面积比合并过程发生的可能性。结合距离Dis、面积比Ar得到了区分对流云合并后是产生冰雹还是引起暴雨的线索。 相似文献
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大气污染物浓度全方位动态监测是进行区域大气污染精细化防控的重要前提。为开展长三角地区小时分辨率PM2.5浓度无缝制图,本研究通过耦合AOD缺失信息重建与多模数据融合技术,建立了一套能够有效集成卫星遥感、地面观测、数值模拟等多源异构数据资料的近地面PM2.5浓度无缝制图方案,并据此生产了2015年—2020年长三角地区小时分辨率无缝PM2.5浓度格点数据产品。结果表明：本研究生产的PM2.5浓度无缝格点产品与国控站点观测数据的交叉验证相关系数达0.9,平均偏差不超过10 μg·m-3。较于空间分布不均且相对稀疏的站点观测PM2.5浓度资料,面域无缝PM2.5浓度格点数据更能有效揭示长三角地区PM2.5污染的时空变化特征;在2015年—2020年研究期内,其平均下降速率超过3 μg·m-3·a-1。本研究发展的PM2.5浓度无缝制图方法和生产的相关数据产品有望为区域灰霾污染防控和PM2.5暴露健康风险评估研究提供方法参考和基础数据支撑。 相似文献
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非球形冰晶的毫米波k-Ze关系研究 总被引：1，自引：0，他引：1
针对毫米波雷达处理数据的实际需要,应用离散偶极子近似法DDA,获得了非球形冰晶的后向散射及衰减截面并进行了参数化,并主要基于细化的冰云模型,假设冰晶粒子谱为Γ分布,通过模拟取样各1330次（代表1330种粒子分布）,分别计算得到了W波段（94 GHz）与Ka波段（35 GHz）毫米波雷达探测的冰云衰减系数k及雷达反射率因子Ze,而且利用数值模拟的方法,建立了k-Ze关系的具体表达式。计算表明,非球形和非瑞利散射对W波段毫米波雷达衰减的影响较大,而且在同样滴谱分布条件下,W波段毫米波雷达的衰减比Ka波段毫米波雷达的大几倍,此外细化的冰云模型对k-Ze关系具有影响。本研究对中纬度非降水性冰云的毫米波雷达的衰减订正具有参考价值,并对中国的毫米波雷达应用具有借鉴作用。 相似文献
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大气细颗粒物（PM2.5）质量浓度是重要的空气质量指标之一。为了促进区域PM2.5浓度监测的研究,同时拓展利用CE318太阳光度计等光学传感器反演的大气气溶胶产品的应用领域,本文首先基于北京地区2014年—2017年大气气溶胶反演的粒径尺度谱分布产品,计算表征PM2.5的粒子体积,并结合同一时间北京地区35个空气质量站点提供的PM2.5质量浓度参考值计算转换系数,对样本区间进行划分以构建转换模型。其次,利用各CE318站点数据所得转换系数及其相对精度,对研究区PM2.5质量浓度估算误差空间分布,以及转换系数偏差对估值误差贡献情况进行评价。研究结果表明,由CE318站PM2.5粒子体积与其临近空气质量站PM2.5质量浓度联合建立的转换系数是一种与气溶胶理化属性密切相关的参数指标,可将时间和空间维度上PM2.5体积与PM2.5质量浓度之间的关系映射到由理化属性主导的维度上,可用于对估值模型进行细化和分类,构建分段转换函数模型,使得各分段区间内具有较高的模型拟合精度。基于转换系数的北京地区PM2.5浓度估值的相对误差多年均值介于12.8 %—28.7 %,而转换系数相对偏差对PM2.5质量浓度估值相对误差的影响显著,二者之间具有“r”型结构。当转换系数相对偏差介于-16.3 %至24.5 %时,该偏差的出现概率约为66.5 %,使得PM2.5质量浓度估值误差在20 %以内,表明采用此种方法对相应站点的PM2.5质量浓度进行估值具有相当的精度和稳定性。以上研究结果可为地面观测站稀少区域利用卫星光学遥感开展空气质量大范围监测应用提供理论前提和技术支持。 相似文献
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利用红外掩星获取温压及其大气成分廓线,需要获得精确的指向信息,针对高分五号大气环境甚高分辨率探测仪（GF-5 AIUS）一级光谱信息,本文首先分析了不同切高的光谱变化情况,在此基础上,利用查找表方法进行切高校正。在低切高段（10—20 km）,选取N2吸收波段,模拟6—40 km高度上的透过率光谱,通过查找表校正方法对一级数据中的低层切高进行校正。在高切高段（20—100 km）,模拟6—90 km切高上的透过率光谱,利用O3吸收波段（20—90 km）进行校正。校正算法采取全局最小均方根误差的方法进行统计实验,确定最小校正半径为15 km。最后选取O3、HCl、N2O共3种大气成分的反演波段,进行校正后的透过率数据对比验证与反演产品精度的验证。结果表明：在O3、HCl、N2O共3种成分的反演通道上,校正后的观测透过率与模拟的透过率数据一致性较好,两者最大偏差小于0.1,切高校正算法得到的结果与模拟透过率吻合度较好;同时基于Aura MLS（Microwave Limb Sounder）、ACE-FTS（Atmospheric Chemistry Experiment Fourier-Transform Spectrometer）Level 2产品进行了O3、HCl、N2O单廓线交叉验证。结果表明：GF-5 AIUS反演的单廓线O3与MLS、ACE-FTS相对偏差在30 km以下小于50%,在30—60 km小于20%;单廓线HCl与MLS、ACE-FTS相对偏差整体小于20%;单廓线N2O与MLS、ACE-FTS相对偏差30 km以下小于20%,30—60 km相对偏差较大。 相似文献
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局部统计活动轮廓模型的SAR图像海岸线检测 总被引：1，自引：1，他引：0
首次将局部统计活动轮廓模型引入SAR图像海岸线检测问题中,提出了一种基于局部统计活动轮廓模型的SAR 图像海岸线检测方法。首先利用C-V模型进行粗分割,消除局部统计活动轮廓模型对初始轮廓线设置要求严格的限制,然后提出了一种基于G0分布的局部统计活动轮廓模型,进行精细分割。该模型采用G0分布对轮廓线上每一点的邻域进行统计建模,增强了模型数据拟合能力,提高了海岸线检测精度,加入水平集函数惩罚项,消除了重新初始化过程。实测SAR图像实验表明,本文方法可用于精确海岸线检测。 相似文献
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基于欧洲中尺度天气预报中心(ECMWF)大气廓线库和RTTOV9.3辐射传输正向模式,探讨了大气CH4混合比浓度垂直廓线和柱总量的经验正交函数(EOF)反演方法,并利用地基傅里叶热红外光谱仪(FTS)观测数据和红外EOSAQUA卫星的大气红外传感器(AIRS)实际观测资料进行反演实验和验证。并且与地基傅里叶热红外光谱仪(FTS)观测结果相比,300hPa以下EOF模型反演的CH4混合比均方根相对误差小于AIRS的CH4产品,CH4柱总量的相对误差也小于AIRS产品。与AIRS的CH4产品相比,EOF模型反演的CH4混合比廓线相关系数为0.97,均方根相对误差小于2.5%。验证结果表明EOF模型可以为物理反演提供很好的初始值,由于其稳定且运算更快捷,在业务化运行方面具有很大应用前景。 相似文献
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珠江三角洲地区SO2浓度卫星遥感长时间序列监测 总被引：2，自引：1，他引：1
利用卫星OMI(Ozone Monitoring Instrument)数据获得的长时间序列SO2浓度,分析广州亚运会从申办到成功举办期间珠江三角洲地区近地面SO2浓度的变化过程,以及亚运会举办期间珠江三角洲SO2浓度分布状况。结果表明OMI能够反映近地表的SO2浓度变化趋势,广州亚运会从申办到成功举办期间珠江三角洲地区近地面SO2浓度表现出明显的季节变化,且亚运会期间该地区近地面SO2浓度比以往年同期要低,说明珠江三角洲地区联动的空气质量保障措施明显降低了该地区近地面的SO2浓度。 相似文献
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火山喷发产生的高浓度SO2气体及其远距离输送会对全球气候变化和航空飞行安全产生重要影响。卫星遥感技术以大面积连续观测、高时空分辨率等优势成为大气SO2监测的重要手段之一。作为中国第一颗紫外可见光波段的高光谱载荷,高分五号卫星大气痕量气体差分吸收光谱仪（GF-5 EMI）通过探测地球大气或表面反射、散射的紫外辐射来解析SO2总量的分布和变化。本文首先基于大气辐射传输模型SCIATRAN,选择中低纬地区地表类型均一的海洋区域像元,模拟了典型大气条件下的晴空天顶反照率,用以评价EMI载荷天顶观测光谱的精度。其次,基于TROPOMI L1 Radiance辐亮度数据和DOAS反演原理,经477 nm O4云筛选、光谱定标、慢变剔除、斜柱转垂直柱等步骤后,获得同一火山喷发区域的SO2总量反演结果并与TROPOMI官方offline L2 SO2产品进行对比分析。最后,利用GF-5 EMI UV-2通道观测数据,采用DOAS算法反演获得GF-5 EMI大气SO2总量,并将反演结果与国际同类载荷S5P/TROPOMI SO2总量结果进行比较分析,评判GF-5 EMI在全球火山活动SO2变化监测方面的能力。结果显示,300—400 nm波段范围内,海洋区域采样点EMI观测光谱值低于SCIATRAN模拟光谱值,EMI与TROPOMI观测光谱呈现出相似的系统性偏差。基于高空间高光谱分辨率的TROPOMI L1 Radiance辐亮度数据、315—327 nm、325—335 nm和360—390 nm共3个波段窗口、以及上述DOAS反演原理获得的SO2结果与TROPOMI官方发布的offline L2 SO2产品结果相关性较高,两者的相关系数可达到0.97—0.99,相对偏差在3%—9%。GF-5 EMI能够获取火山喷发SO2排放的时空分布特征,并与国际同类载荷TROPOMI反演结果具有较高的空间一致性,能够满足全球火山喷发监测、预警及其气候影响研究的应用需求。 相似文献
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极区海冰密集度AMSR-E数据反演算法的试验与验证 总被引：2，自引：2，他引：2
海冰密集度是极区海冰监测的重要参数,目前分辨率最高的微波海冰密集度产品为德国Bremen大学发布的针对AMSR-E 89 GHz频段数据利用ASI算法反演的网格数据。为实现中国极区遥感产品从无到有的战略步骤,本文针对AMSR-E 89GHz频段微波数据的ASI算法,进行了插值算法、系点值和天气滤波器一系列试验。针对北极海区,着重对影响反演结果的主要参数——纯冰和纯水的亮温极化差异阈值,即系点值(P1和P0)进行了2009年全年的统计分析。研究表明,2009年北极纯冰和纯水的代表区域P1和P0年平均值分别为10.0 K和46.67 K;2 K以上的系点值差异引起的海冰密集度差别较为显著;同样的系点值差异在不同极化差异P取值范围对海冰密集度的影响也不同。通过统计确定的系点值推算并修正了海冰密集度反演公式,对2009年全年北极海冰密集度进行了反演,并与Bremen大学产品进行了比较。继而对白令海和楚科奇海12个晴空下MODIS可见光样本数据进行反演,以验证AMSR-E冰密集度反演结果,并对误差原因进行了分析。本研究反演结果与MODIS样本比对的误差略小于Bremen大学的反演产品,空间平均误差为3.84%,空间平均绝对误差10.83%。 相似文献
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氮素是植被整个生命周期的必要元素,红树林冠层氮素含量（CNC）遥感估算对红树林健康监测具有重要意义。以广东湛江高桥红树林保护区为研究区,本文旨在基于Sentinel-2影像超分辨率重建技术进行红树林CNC估算和空间制图。研究首先基于三次卷积重采样、Sen2Res和SupReMe算法实现Sentinel-2影像从20 m分辨率到10 m的重建;然后以重建后的影像和原始20 m影像为数据源构建40个相关植被指数,采用递归特征消除法（SVM-RFE）确定CNC估算的最优变量组合,进而构建CNC反演的核岭回归（KRR）模型;最后选取最优模型实现CNC制图。研究结果表明：基于Sen2Res和SupReMe超分辨率算法的重建影像不仅与原始影像具有很高的光谱一致性,且明显提高了影像的清晰度和空间细节。红树林CNC反演波段主要集中在红（B4）、红边（B5）、近红外波段（B8a）以及短波红外波段（B11和B12）,与“红边波段”相关的植被指数（RSSI和TCARIre1/OSAVI）也是红树林CNC反演的有效变量。基于3种方法重建后10 m的影像构建的模型反演精度（R2val>0.579）均优于原始20 m的影像（R2val=0.504）;基于Sen2Res算法重建影像构建的反演模型拟合精度（R2val=0.630,RMSE_val=5.133,RE_val=0.179）与基于三次卷积重采样重建影像的模型拟合精度（R2val=0.640,RMSE_val=5.064,RE_val=0.179）基本相当,前者模型验证精度（R2cv=0.497,RMSE_cv=5.985,RE_cv=0.214）较高且模型变量选择数量最为合理。综合重建影像光谱细节及模型精度,基于Sen2Res算法重建的Sentinel-2影像在红树林CNC估算中具有良好的应用潜力,能为区域尺度红树林冠层健康状况的精细监测提供有效的方法借鉴和数据支撑。 相似文献
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红树林是世界上生产力最高、价值最高的湿地生态系统之一。冠层叶绿素含量CCC（Canopy Chlorophyll Content）作为红树林重要的生物物理参量,是估算其生产力和评价其健康状况的重要指标。本文利用珠海一号高光谱卫星（OHS）影像与Sentinel-2A多光谱数据计算传统植被指数与组合植被指数并构建了高维数据集,综合利用正态分布检验、最大相关系数法与变量重要性评价进行数据降维和变量优选;分别基于单一线性回归算法、机器学习回归算法和堆栈集成学习回归算法构建了红树林CCC遥感反演模型,探明北部湾红树林CCC的最佳遥感反演模型,验证OHS高光谱影像与Sentinel-2A数据反演红树林CCC的精度差异,评估SNAP-SL2P算法反演红树林CCC的适用性。研究结果表明：（1）通过数据降维和变量选择处理,从高维度OHS数据集选取了8个特征变量,其中RSI（12,17）、DSI（12,18）和NDSI（6,12）组合植被指数对红树林CCC反演精度的贡献率较高;（2）联合OHS数据和最优堆栈GBRT集成学习回归模型（Score=0.999,RMSE=0.963 μg/cm2）的训练精度优于最优RF机器学习回归模型（RMSE降低了7.531 μg/cm2）,明显优于最优Lasso线性回归模型（RMSE降低了19.383 μg/cm2）;（3）在最优堆栈集成学习回归模型下,OHS数据反演红树林CCC的精度（R2=0.761,RMSE=16.738 μg/cm2）高于Sentinel-2A影像（R2=0.615,RMSE=20.701 μg/cm2）;（4）联合OHS和Sentinel-2A数据的最优堆栈集成学习回归模型反演红树林CCC的精度都明显优于SNAP-SL2P算法（R2=0.356,RMSE=49.419 μg/cm2）。研究结果论证了正态分布检验、最大相关系数法和基于XGBoost的特征选择方法有效降低了高维数据集的维度,并得到了最优特征变量;OHS数据的最优堆栈GBRT集成学习回归模型训练精度最高,是估算红树林CCC的最优反演模型;OHS和Sentinel-2A数据都能有效反演红树林CCC（R2均大于0.61）,而OHS数据的估算精度更高（R2大于0.75）;SNAP-SL2P算法不能有效反演红树林CCC（R2小于0.4）,且对红树林CCC数值存在系统性低估。 相似文献
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基于臭氧监测仪OMI对流层NO2柱浓度产品研究了京津冀城市群2005年-2014年NO2时空变化及影响因素:(1)10年柱浓度年均增长率为3.35%,且年度波动较大。忽略2008年国家奥运会的环境治理所引起的变化,2005年-2011年NO2呈逐渐升高趋势;2012年-2014年呈逐渐降低趋势,以2014年下降最为显著。(2)呈西北低东南高的趋势。燕山-太行山山系以北的承德和张家口市浓度较低,山系以南主要有北京-天津-唐山与石家庄-邢台-邯郸两个污染中心。(3)京津冀北部三面环山不利于NO2的扩散,夏季丰富的降水对NO2具有显著湿沉降作用。(4)通过相关性分析、文献及国家政策印证等方法,发现地区产业及能源结构很大程度上决定了地区的污染来源。北京市10年来第三产业一直处于主导且稳步提高,煤炭消耗量低,但汽车保有量增加了1.5倍,主要来源为机动车尾气排放;天津市第二产业比第三产业比重略高,煤炭消耗量是北京的两倍之余,但汽车保有量仅是北京市的一半,由此可知工业排放和机动车是共同来源;河北省第二产业比重很高,燃煤量占京津冀地区的80.6%,河北省工业排放是NO2的主要来源,但近几年随着机动车保有量的剧增,其尾气排放分担率不可小觑。 相似文献