优秀成果展示——北京地区主要气传致敏花粉浓度智能检测及预报技术研究
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发布时间：2025/3/27 0:00:00
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| 成果评价编号： |
中气科成评[2024]024 |
| 评价结果： |
良好 |
| 成果名称： |
北京地区主要气传致敏花粉浓度智能检测及预报技术研究 |
| 完成单位： |
北京市气象服务中心、北京工业大学、首都医科大学附属北京同仁医院、北京市园林绿化科学研究院、北京市昌平区气象局 |
| 成果形式： |
应用研究和技术开发类-方法 |
| 研究领域： |
气象服务与应用气象 |
| 评价年份： |
2024 |
| 完成人： |
叶彩华、李建强、欧阳昱晖、周江鸿、尹炤寅、尤焕苓、姜江、徐曦、王春玲、张丰瑶、赵琳娜、齐晨、沙祎、白帆、杨军、赵青、赵艳香、穆启占、王娟、黄明明、楚艳丽、孙震、王凯、夏菲、王全增、程文秀、刘素芹、句福娇、张罗、乔媛、祖宝开、李娟、李亚芳、裴岩、高正凯、李颖、刘朝磊、杨鑫、熊承尧、刘丰玮、李博雅、竹志超、徐靖翔、罗锦涛、刘智慧、李瑛、安羽三、李亚楠、徐沁兰、孙艳丰、董大强、付光晖、杨鲤银、谢海华、刘冠杰、张磊、徐昊、刘冠杰、徐宏民、杨滨、李鹏智、王延安、刘雅琦、白骏、陈星雨、张恺晔、赵哲、王从菁、杨业卿、赵术含、白云、康憬尧、曹通、李明阳、伍彦仪、车少臣 |
| 成果简介： |
在北京市科技计划“首都蓝天行动培育”重大专项支持下，北京市气象服务中心牵头，联合北京工业大学、首都医科大学附属北京同仁医院和北京市园林绿化科学研究院共同完成了此项成果。该成果围绕北京智慧城市建设，调研服务需求，通过花粉影像大数据和人工智能技术建立自动化、精细化的花粉监测与预报模型，研发分众化产品和公众发布平台，解决了花粉服务中存在的“监测自动化程度低”、“产品少而不精”和“服务平台碎片化”等关键科技问题。该成果做全国大会报告2次，开设全国专题培训班2次、多渠道进行成果推广和转化，每年服务受众达1500万人以上。发表论文26篇（其中SCI-7篇，EI-5篇），授权专利11项，软件著作权授权7项。
北京地区主要气传致敏花粉浓度智能监测及预报的示范性应用成果主要涉及智能监测、精准预报、风险预测评估三方面。其中，智能监测部分基于重力沉降收集法和数字化图像扫描构建了夯实的花粉数字化影像大数据，进一步结合深度表征学习和计算机视觉技术构建了气传致敏花粉自动化识别与计数系统。该系统是国内首次开发的特定于北京地区的自动化致敏花粉监测平台，能够准确区分花粉与其他气溶胶物质，并能确定花粉的类别和浓度，在花粉识别准确率上较国内先进主流算法提升了7-29%；在时间效率上较传统的镜检识别方式提升了60%-80%。精准预报方面基于北京主要致敏花粉植物空间分布、气传致敏花粉时空变化规律及其与气象要素相关分析，完成了分区花粉总浓度和7种主要致敏花粉浓度等级预报、7种主要致敏花粉起止日期预报、浓度高峰日预报和秋季致敏花粉风险等级预报共计118种预报模型的研发与构建。此模型充分利用了机器学习、物候模型和统计回归方法进行建模，选择最优模型进行业务应用，较现有的单一浓度预报模型而言，建模方法更全面科学；模型可实现分区分花粉种类、浓度等级和分种类花粉物候期预报，预报产品更细致且时间跨度更长，极大地提升预报的实用性和针对性。通过研发靶向的花粉产品公众发布平台为不同需求的用户提供定制化服务。
风险预测评估方面从智慧园林与智慧医疗两方面展开，前者通过三点三年试验结在国内首次分析各树种种植密度与其最高花粉浓度之间的关系，建立潜在花粉污染风险评估模型。后者采用高通量测序分析、蛋白印迹等分析技术等建立北京花粉过敏人群特征和花粉症患病风险的环境诱因评估模型。该模型深入提取花粉与发病风险之间的时序关系，较目前仅能预报当前节点信息的方法而言实现了对未来的预测与预警，为花粉过敏症患病风险规避以及在花粉季节前对花粉过敏患者进行早期的干预和治疗提供了良好的基础。总体而言，本项目研究成果接近国际先进水平，属国内领先水平。
本项目成果通过技术培训和全国大会报告在全国具有先行示范作用。一是花粉产品和决策服务报告作为政府决策和花粉治理依据，推动北京花粉治理方案出台，成果应用得到市领导批示和大会表扬。二是多样化精细化服务产品获得花粉过敏患者的肯定和感谢。项目2021年创建花粉健康宝小程序和花粉监测预报公众号用户数每年分别以8万+和2万+的增长率增长，目前两平台用户分别达30万和10万，连同气象北京微博发布，年受众达1500万人次以上，服务满意度近三年平均达93%。三是项目成果吸引央级和地方主流媒体宣传和专题报道，具有较好的宣传舆论导向，具备一定的文化价值。四是基于成果制作了丰富的科普产品。经济效益方面，一是节药效益，通过北京同仁医院问卷调查分析，了解花粉预报服务的患者累计节约用药开支约4.91亿元；二是通过花粉发布平台帮助相关企业精准投放过敏防御产品广告，2021年至今总收益达60万元；三是项目成果开办了二次全国项目成果培训班，收益20万元；四是与中国疾病预防控制中心、中国天气网等进行横向合作收益30万元，五是核心成果转化95万元。综上，项目直接收益总计达225万以上。 |
