一种针对大气环境影响的机场停机位优先级分析方法及系统

1.一种针对大气环境影响的机场停机位优先级分析方法，其特征在于，所述针对大气环境影响的机场停机位优先级分析方法包括：根据机场停机位分配规则与航空器场面运行规则对机场停机位进行第一次分区划分；通过测算各分区内的停机位至起飞及降落跑道入口的距离，基于航空器运动模型与机场对航空器场面运行的速度限制，估算航空器从不同停机位滑行至起降跑道入口的滑行时间；结合滑行时间，通过ICAO排放模型与EEDB提供的航空器排放参数，计算航空器滑行至不同停机位时的污染物NOx、CO、SOx、PM排放量；建立AERMOD大气扩散模型，对航空器滑行至不同停机位分区的污染物进行扩散模拟，获得所设置受体点处的污染物浓度；采用聚类算法对各类污染物浓度值进行聚类，并通过DB指标，Silhouette指标综合确定停机位分区的聚类方案，进行对机场停机位进行第二次分区划分；根据停机位分区结果，以及污染物的扩散浓度值，通过综合评价方法，计算各停机位分区对大气环境影响程度，对停机位的分配优化进行优先级排序；所述根据停机位分区结果，以及污染物的扩散浓度值，通过综合评价方法，计算各停机位分区对大气环境影响程度的排序，对停机位的分配优化进行优先级指导；具体包括：步骤i)，根据获得的各种污染物浓度值，对航空器滑行至各分区产生的各种污染物浓度进行规范化处理；采用极值法对数值进行无量纲化处理；计算方法如下：M i ＝max{C i },m i ＝min{C i }其中：C i '为i类污染物的无量纲观测值；C i 为i类污染物的实际模拟浓度值；M i 为i类污染物的实际最大值；m i 为i类污染物的实际最小值；步骤ii)，采用动态加权函数法与线性加权综合法构建综合评价模型；动态加权函数计算方法如下：其中：w i 为第i个指标的权数；α i 在这里取指标C i 在我国《GB3095-2012环境空气质量标准》的浓度标准区间的中值，即α i ＝(b 1 (i) -a 1 (i) )/2，δ i 由 确定，其中1≤i≤4；线性加权综合法的计算方法如下：其中：A为被评价对象的综合评价值；步骤iii)，利用决策分析中的Borda函数方法来确定综合排序方案；根据Borda数的计算结果进行排序，便可得到J个评价对象的总排序方案；Borda数的计算方法如下：其中：B(u d )为被评价对象的Borda数；B i (u d )为第i个排序方案中排在第d个被评价对象后的个数；步骤iv)，根据获得的总排序方案，确定各分区对大气环境影响的优先级，影响越严重，优先级越低。 2.如权利要求1所述的针对大气环境影响的机场停机位优先级分析方法，其特征在于，所述通过测算各分区内的停机位至起飞及降落跑道入口的距离，基于航空器运动模型与机场对航空器场面运行的速度限制，估算航空器从不同停机位滑行至起降跑道入口的滑行时间；具体包括：步骤1)，测算各分区内停机位至起飞及降落跑道入口的距离，结合航空器运动模型，计算滑行时间，计算公式为：其中：TIM j 为j型航空器在滑行阶段的运行时间，单位为：s；S straight 为滑行路径中直线段长度，单位为：m；V straight 为航空器在直线段的滑行速度，单位为：m/s，V straight ＝13.88；S curve 为滑行路径中弯道段长度，单位为：m；V curve 为滑行路径中弯道段的滑行速度，单位为：m/s，V curve ＝5；步骤2)，计算航空器在滑行阶段内NO x 、CO、SOx的排放量，计算公式如下：E ij ＝(TIM j )×(FF j )×(EI ij )×(Ne j )其中：E ij 为j型航空器在滑行阶段i类污染物的排放量，单位为：g；EI ij 为j型航空器在滑行阶段中i类污染物的排放指数，单位为：g/kg；FF j 为j型航空器使用单发动机滑行阶段的燃油流率，单位为：kg/s；TIM j 为j型航空器在滑行阶段的运行时间，单位为：s；Ne j 为j型航空器上使用的发动机个数；步骤3)，航空器在滑行阶段内的PM排放量，计算公式如下：CI＝0.06949(SN) 1.234 ，SN≤30CI＝0.0297(SN) 2 -1.803(SN)+31.94，SN＞30Q mixed ＝0.7769(AFR)(1+BPR)+0.877EI total ＝EI PMnvol +EI PMvol-FSC +EI PMvol-FuelOrganicsE PMj ＝TIM j ×FF j ×EI total ×Ne j其中：E PMj 为j型航空器在滑行阶段PM的排放量，单位为：g；CI为碳排放指数，单位为：mg/m 3 ；SN为烟度数；Q mixed 为混合排气体积流量，单位为：kg/m 3 ；EI PMnvol 为非挥发性PM的排放指数，单位为：g/kg；EI PMvol-FSC 为挥发性硫化物PM的排放指数，单位为：g/kg；FSC默认为0.068；ε默认为2.4；MW out ＝96；MW Sulpher ＝32；EI PMvol-FuelOrganics 为挥发性有机物PM的排放指数，单位为：g/kg；EI HCCFM56 为ICAO测算CFM56-2-C1发动机的总烃排放指数，单位为：g/kg；EI PMvol-orgCFM56 为APEX1测算CFM56发动机挥发性有机物PM的排放指数，单位为：g/kg；EI HCEngine 为航空器发动机HC排放指数，单位为：g/kg；EI total 为PM的总排放指数，单位为：g/kg；步骤4)，计算航空器滑行至某一分区内的所有停机位时所产生的排放量的平均值，并将该值视为航空器滑行至该分区所产生的排放量；计算公式如下：其中：E Kij 为j型航空器在滑行至K分区时的i类污染物NOx、CO、SOx、PM的排放量，单位为：g；n为该分区内的停机位数量；E ij-n 为j型航空器滑行至第n个停机位的i类污染物的排放量，单位为：g。 3.如权利要求1所述的针对大气环境影响的机场停机位优先级分析方法，其特征在于，所述结合滑行时间，通过ICAO排放模型与EEDB提供的航空器排放参数，计算航空器滑行至不同停机位时的污染物NOx、CO、SOx、PM排放量；建立AERMOD大气扩散模型，对航空器滑行至不同停机位分区的污染物进行扩散模拟，获得所设置受体点处的污染物浓度；具体包括：步骤a)，建立AERMOD大气扩散模型，设定评估区域及排放源参数；所述评估区域为以机场中心为原点，与机场中心距离不大于50km的区域为评估区域，并将评估区域网格化；将航空器排放设定为AERMOD大气扩散模型中的体源排放，模型所需排放源参数包括对应航空器不同运行阶段下的体源排放速率Qs、边维Syinit、垂向维Szinit、滑行道处体源初始垂直扩散参数δ z-滑行道 与机坪处体源初始垂直扩散参数δ z-机坪 ，其中，边维Syinit、垂向维Szinit分别等于各网格的宽度及高度；排放源的排放速率以及初始垂直扩散参数的具体计算方法如下：其中：Qs i 为航空器在滑行阶段运行时对应网格的i类污染物排放速率，单位为：g/s；t seg 为模拟时段长，单位为：s，Δx为等于网格长度，单位为：m；Syinit为边维长度，单位为：m，等于网格宽度Δy；Szinit为垂向维长度，单位为：m，等于网格高度Δz；p为滑行阶段运行时对应的网格个数；δ z-滑行道 为航空器在滑行道处经过网格的初始垂直扩散参数；δ z-机坪 为航空器在机坪运行覆盖网格的初始垂直扩散参数；W为二分之一滑行道宽度，单位为：m；U为模拟时间段内的平均风速，单位为：m/s；步骤b)，通过AERMOD大气扩散模型的气象预处理器AERMET计算AERMOD扩散模拟必要气象信息数据；步骤c)，通过AERMOD标准化的地形处理器AERMAP将评估范围内各网格的位置参数及其地形高度转化为符合AERMOD计算污染物浓度分布的地形数据；步骤d)，根据设定的AERMOD模型参数，结合气象数据与地形数据，进行污染物扩散模拟，得出评估区域内航空器被分配至不同停机位分区时，由于滑行排放所产生的各受体点处的各种污染物浓度值。 4.如权利要求1所述的针对大气环境影响的机场停机位优先级分析方法，其特征在于，所述采用聚类算法对各类污染物浓度值进行聚类，并通过DB指标及Silhouette指标综合确定停机位分区的聚类方案，进行对机场停机位进行第二次分区划分；具体包括：步骤I，根据获得的航空器滑行至各分区后的各种污染物扩散浓度，采用机器学习方法中的AGNES层次聚类算法，对停机位分区进行第二次划分；步骤II，在获得多种聚类结果后，通过计算各聚类结果的DB指标和Silhouette指标，对聚类性能进行综合度量，以评估聚类质量，从而确定最佳聚类数目J；DB指标通过计算类内距离和类间距离的比值，优化聚类数目的选择；DB值越小表示类内距离越小，类间距离越大，聚类质量越好；该指标的计算公式如下所示：其中：S p 和S q 为分散度，M pq 为第p类和第q距离值，R pq 为相似度；Silhouette指标反应类间差异性和类内紧密性，用于评估对比明显的聚类结构；Silhouette指标数值越大，聚类质量越好；指标的计算公式如下：其中，a(l)为类内样本平均差异度，b(l)为类间最小差异度；综合两类指标，选取拥有较大Silhouette指标值和较小DB指标值的聚类数目作为最佳聚类数目。 5.一种终端，其特征在于，所述终端实现权利要求1～4任意一项所述针对大气环境影响的机场停机位优先级分析方法。 6.一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1-4任意一项所述的针对大气环境影响的机场停机位优先级分析方法。 7.一种针对大气环境影响的机场停机位优先级分析系统，其特征在于，所述针对大气环境影响的机场停机位优先级分析系统实现权利要求1～4任意一项所述针对大气环境影响的机场停机位优先级分析方法，包括：第一次分区划分模块，根据机场停机位分配规则与航空器场面运行规则对机场停机位进行第一次分区划分；滑行时间分析模块，通过测算各分区内的停机位至起飞及降落跑道入口的距离，基于航空器运动模型与机场对航空器场面运行的速度限制，估算航空器从不同停机位滑行至起降跑道入口的滑行时间；污染物浓度获取模块，结合滑行时间，通过ICAO排放模型与EEDB提供的航空器排放参数，计算航空器滑行至不同停机位时的污染物NOx、CO、SOx、PM排放量；建立AERMOD大气扩散模型，对航空器滑行至不同停机位分区的污染物进行扩散模拟，获得所设置受体点处的污染物浓度；第二次分区划分模块，采用聚类算法对各类污染物浓度值进行聚类，并通过DB指标，Silhouette指标综合确定停机位分区的聚类方案，进行对机场停机位进行第二次分区划分；优先级指导模块，根据停机位分区结果，以及污染物的扩散浓度值，通过综合评价方法，计算各停机位分区对大气环境影响程度的排序，对停机位的分配优化进行优先级指导。 8.一种评估机场航空器排放污染物的评估设备，其特征在于，所述评估机场航空器排放污染物的评估设备至少搭载权利要求7所述的针对大气环境影响的机场停机位优先级分析系统。