基于射頻電磁輻射車(chē)載巡測(cè)技術(shù)的區(qū)域電磁環(huán)境質(zhì)量調(diào)查研究

摘要：本文基于射頻電磁輻射車(chē)載巡測(cè)技術(shù)對(duì)陜西省西安市、西咸新區(qū)（省管）、咸陽(yáng)市、楊凌示范區(qū)（省管）、渭南市、寶雞市城市建成區(qū)域及典型功能區(qū)域進(jìn)行區(qū)域電磁環(huán)境質(zhì)量調(diào)查。調(diào)查城市區(qū)域電磁環(huán)境質(zhì)量未超過(guò)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)限值，通過(guò)調(diào)查研究以及車(chē)載巡測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，提出新的管控建議，對(duì)保障公眾電磁環(huán)境安全有著重大的社會(huì)意義。

關(guān)鍵詞：電磁輻射；環(huán)境監(jiān)測(cè)；車(chē)載巡測(cè)；調(diào)查評(píng)估

隨著移動(dòng)通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，特別是5G技術(shù)商用的普及和應(yīng)用場(chǎng)景的升級(jí)擴(kuò)容加速了5G基站規(guī)模的提升，截至2023年6月底，我國(guó)累計(jì)已建成5G基站超過(guò)293.7萬(wàn)個(gè)，5G用戶(hù)數(shù)達(dá)到67616.0萬(wàn)戶(hù)，與此同時(shí)，各種衛(wèi)星通信、氣象衛(wèi)星等電磁設(shè)施的建設(shè)也逐年增多。因此，隨著電磁設(shè)施的大量應(yīng)用，公眾將不可避免地面臨越來(lái)越多的電磁設(shè)施和新的電磁環(huán)境安全問(wèn)題。2024年生態(tài)環(huán)境部發(fā)布了《區(qū)域電磁環(huán)境調(diào)查與評(píng)估方法（試行）》（HJ1349—2024），明確了區(qū)域電磁環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)和評(píng)估方法，完善了區(qū)域電磁環(huán)境監(jiān)測(cè)的技術(shù)方法。

本文主要對(duì)城市建成區(qū)域及典型功能區(qū)塊，按照電磁輻射相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行調(diào)查、監(jiān)測(cè)和分析，掌握陜西省關(guān)中平原地區(qū)城市電磁輻射污染情況，了解城市電磁輻射環(huán)境在空間及時(shí)間的變化。

1調(diào)查研究?jī)?nèi)容

1.1區(qū)域電磁環(huán)境質(zhì)量在空間上的調(diào)查分析

通過(guò)對(duì)城市建成區(qū)域的電磁環(huán)境監(jiān)測(cè)，結(jié)合各城市的人口密度差異、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)差異、城市化進(jìn)程差異、地理位置差異等各方面因素，研究電磁環(huán)境質(zhì)量的差異，并分析新形勢(shì)下電磁輻射環(huán)境在不同城市因素影響下的變化趨勢(shì)。

1.2區(qū)域電磁環(huán)境質(zhì)量在時(shí)間上的調(diào)查分析

通過(guò)對(duì)城市建成區(qū)域電磁環(huán)境的工作日、非工作日、24小時(shí)的不同時(shí)間段監(jiān)測(cè)，結(jié)合不同時(shí)間段的數(shù)據(jù)結(jié)果，研究電磁環(huán)境質(zhì)量在不同時(shí)間段上的差異，并分析新形勢(shì)下不同時(shí)間段電磁輻射環(huán)境的分布情況及變化趨勢(shì)，找到不同城市的電磁輻射活躍時(shí)間段，并深入挖掘不同城市電磁輻射環(huán)境在時(shí)間段上形成差異的原因。

2調(diào)查區(qū)域

充分考慮所選調(diào)查城市的地理位置、經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段、城市化進(jìn)程、人口構(gòu)成規(guī)模等情況，最終確定調(diào)查區(qū)域?yàn)椋何靼彩小⑽飨绦聟^(qū)（省管）、咸陽(yáng)市、楊凌示范區(qū)（省管）、渭南市、寶雞市。

3設(shè)備構(gòu)成及工作方法

3.1系統(tǒng)設(shè)備構(gòu)成

電磁輻射車(chē)載巡測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)Ω鞣N電磁輻射源（如手機(jī)基站、廣播電視發(fā)射塔、中波臺(tái)、短波發(fā)射設(shè)備等）進(jìn)行快速監(jiān)測(cè)與分析。系統(tǒng)設(shè)備主要由選頻式電磁輻射監(jiān)測(cè)儀器、衛(wèi)星定位設(shè)備、數(shù)據(jù)采集設(shè)備三部分構(gòu)成。

3.2工作方法

電磁輻射車(chē)載巡測(cè)系統(tǒng)通過(guò)選頻式電磁輻射監(jiān)測(cè)儀器進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)儀器應(yīng)具有各向同性探頭（天線）、可快速分析處理監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的儀器主機(jī)及能滿(mǎn)足連續(xù)監(jiān)測(cè)的供電模塊。儀器主機(jī)將探頭監(jiān)測(cè)到的電磁波進(jìn)行快速的處理和分析，得到實(shí)時(shí)的電磁輻射頻譜數(shù)據(jù)。

通過(guò)衛(wèi)星定位設(shè)備實(shí)時(shí)獲取經(jīng)緯度，要求衛(wèi)星定位設(shè)備經(jīng)緯度獲取的數(shù)據(jù)刷新率與選頻式電磁輻射監(jiān)測(cè)儀器的實(shí)時(shí)頻譜獲取速度相匹配，保證每個(gè)獲取的有效經(jīng)緯度與電磁輻射頻譜數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)。

最后，通過(guò)數(shù)據(jù)采集設(shè)備將選頻式電磁輻射監(jiān)測(cè)儀器與衛(wèi)星定位設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和匹配，生成電磁輻射數(shù)據(jù)與經(jīng)緯度相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的可視化展示和存儲(chǔ)，用于實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)觀測(cè)和后期的數(shù)據(jù)研究。

4調(diào)查方法

以汽車(chē)作為載體，對(duì)調(diào)查區(qū)域主要干道進(jìn)行區(qū)域電磁環(huán)境質(zhì)量車(chē)載巡測(cè)。將選頻式電磁輻射監(jiān)測(cè)儀器、衛(wèi)星定位設(shè)備的天線架設(shè)在汽車(chē)上，以一定的速度進(jìn)行讀取實(shí)時(shí)電磁輻射環(huán)境信息，軟件自動(dòng)記錄當(dāng)前位置電磁輻射分頻數(shù)據(jù)，并在數(shù)據(jù)采集設(shè)備上記錄下來(lái)。

5調(diào)查研究結(jié)果

5.1區(qū)域電磁環(huán)境空間比較分析結(jié)果

5.1.1城市建成區(qū)域分析

根據(jù)各調(diào)查區(qū)域數(shù)據(jù)的匯總情況進(jìn)行初步的數(shù)據(jù)分析，主要針對(duì)各調(diào)查區(qū)域開(kāi)展數(shù)據(jù)比較和作圖統(tǒng)計(jì)。各調(diào)查區(qū)域的區(qū)域電磁環(huán)境數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)圖，見(jiàn)圖1，從統(tǒng)計(jì)圖可知：

（1）區(qū)域電磁環(huán)境質(zhì)量指數(shù)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“EMQI”）最高的兩個(gè)地區(qū)為西安市和西咸新區(qū)；

（2）6個(gè)調(diào)查區(qū)域30MHz～6GHz頻段的電場(chǎng)強(qiáng)度平均值差異并不明顯；

（3）0.1～30MHz頻段的電場(chǎng)強(qiáng)度平均值除西咸新區(qū)外，其余5個(gè)地區(qū)差異漲落不大。

深入研究，篩選出各個(gè)調(diào)查區(qū)域中EMQI最高的區(qū)（縣）級(jí)別城市區(qū)域進(jìn)行分析，見(jiàn)圖2，可以發(fā)現(xiàn)4個(gè)設(shè)區(qū)市的主城區(qū)均入選，同時(shí)進(jìn)行比較，從EMQI、30MHz～6GHz頻段的平均電場(chǎng)強(qiáng)度、0.1～30MHz頻段的平均電場(chǎng)強(qiáng)度3個(gè)指標(biāo)數(shù)據(jù)去觀察，各個(gè)地區(qū)相應(yīng)區(qū)域的各指標(biāo)大小排序與圖1幾乎沒(méi)有變化。從地理位置分布可以看出，EMQI較高的3個(gè)區(qū)域均處在西安市中心腹地，且為抱團(tuán)之勢(shì)，是目前陜西省發(fā)展最快、人口數(shù)量最集中的區(qū)域。

由此可以得出，區(qū)域電磁環(huán)境質(zhì)量主要與該地區(qū)的核心區(qū)域有關(guān)，周邊較小區(qū)域?qū)φw影響較小；經(jīng)濟(jì)發(fā)展快、人口流動(dòng)規(guī)模大的區(qū)域是電磁輻射污染問(wèn)題最容易出現(xiàn)的區(qū)域。

5.1.2功能區(qū)域分析

重點(diǎn)選取咸陽(yáng)市秦都區(qū)為城市功能區(qū)域電磁環(huán)境質(zhì)量的調(diào)查區(qū)域，區(qū)域電磁環(huán)境質(zhì)量調(diào)查的空間區(qū)域功能類(lèi)型主要分為5個(gè)大類(lèi)：公共生活服務(wù)區(qū)、產(chǎn)業(yè)區(qū)、商務(wù)區(qū)、文教區(qū)和農(nóng)村地區(qū)，得到的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)箱線圖見(jiàn)圖3。

通過(guò)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析可以看出：

（1）商務(wù)區(qū)內(nèi)各區(qū)塊平均電場(chǎng)強(qiáng)度值均為5個(gè)功能區(qū)中最高，并且分布跨度相較其他5區(qū)更大，說(shuō)明該區(qū)域?yàn)檩^為活躍的地區(qū)，電磁輻射設(shè)備的利用率相對(duì)較高，但是分布不均，是電磁輻射環(huán)境質(zhì)量需要重點(diǎn)關(guān)注的地區(qū)。

（2）文教區(qū)的范圍相對(duì)較少，樣本量不是很大，但是從數(shù)據(jù)分析上不難發(fā)現(xiàn)，文教區(qū)的數(shù)據(jù)離散程度是5區(qū)內(nèi)除農(nóng)村地區(qū)外最低的，說(shuō)明該區(qū)域內(nèi)電磁輻射設(shè)施分布較為均勻。

（3）公共生活服務(wù)區(qū)內(nèi)異常點(diǎn)位較少，且數(shù)據(jù)大小連續(xù)性較好，但是整體數(shù)據(jù)分布較為離散，考慮原因?yàn)槟壳扒囟紖^(qū)處于城市化進(jìn)程當(dāng)中，部分地區(qū)正面臨舊改新建，且區(qū)內(nèi)新建樓盤(pán)和老舊小區(qū)并存，會(huì)出現(xiàn)電場(chǎng)強(qiáng)度分布不均的現(xiàn)象，需要重點(diǎn)關(guān)注人口聚集的地區(qū)。

（4）產(chǎn)業(yè)區(qū)內(nèi)異常點(diǎn)位是5區(qū)中最多的，且異常點(diǎn)位均在數(shù)據(jù)上邊緣，即極大值的異常點(diǎn)位較多，說(shuō)明產(chǎn)業(yè)區(qū)內(nèi)存在電磁環(huán)境情況參差不齊，考慮到該地區(qū)正處于建設(shè)周期內(nèi)，因此對(duì)電磁輻射設(shè)施的利用率也不同，且數(shù)據(jù)離散程度較高，需要持續(xù)觀察。

（5）農(nóng)村地區(qū)是5個(gè)區(qū)域中最穩(wěn)定的，數(shù)據(jù)相對(duì)集中且跨度不大，異常點(diǎn)位有，但是不離散程度不大，整體電磁環(huán)境情況較為統(tǒng)一。

5.2區(qū)域電磁環(huán)境時(shí)間比較分析結(jié)果

5.2.1工作日與非工作日比較

根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)各調(diào)查區(qū)域進(jìn)行縱向時(shí)間比較，因建成區(qū)內(nèi)0.1～30MHz頻段監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)代表性較差，因此主要對(duì)比工作日和非工作日30MHz～6GHz頻段的數(shù)據(jù)。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)見(jiàn)圖4。

由數(shù)據(jù)分析可知，調(diào)查區(qū)域50個(gè)區(qū)（縣），23個(gè)非工作日電場(chǎng)強(qiáng)度值大于工作日，2個(gè)電場(chǎng)強(qiáng)度值相等，25個(gè)工作日電場(chǎng)強(qiáng)度值大于非工作日，由此說(shuō)明從區(qū)（縣）范圍并不能分析出工作日與非工作日間電場(chǎng)強(qiáng)度值的差異。

5.2.224小時(shí)比較

進(jìn)行24小時(shí)區(qū)域電磁環(huán)境的比較，需要考慮時(shí)間段劃分的問(wèn)題，也要對(duì)路測(cè)的路線進(jìn)行把控，確保在相應(yīng)的時(shí)間內(nèi)完成監(jiān)測(cè)任務(wù)。

參考《區(qū)域電磁環(huán)境調(diào)查與評(píng)估方法（試行）》上對(duì)監(jiān)測(cè)時(shí)間的要求，理想的監(jiān)測(cè)時(shí)間區(qū)間為5：00～23：00，因此將理想的監(jiān)測(cè)時(shí)間分為9個(gè)時(shí)間段，剩余的時(shí)間分為3個(gè)時(shí)間段。并對(duì)這12個(gè)時(shí)間段，在相同監(jiān)測(cè)區(qū)域、相同監(jiān)測(cè)路線上監(jiān)測(cè)得出的數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行比較分析，數(shù)據(jù)圖表見(jiàn)圖5。

由圖5的數(shù)據(jù)分析可知：

（1）從西安市、咸陽(yáng)市、渭南市、寶雞市24小時(shí)數(shù)據(jù)折線圖中可以分析出0.1～30MHz的中短波頻段對(duì)建成區(qū)范圍內(nèi)的公眾生活區(qū)域影響不隨每天的時(shí)間變化而變化；從西咸新區(qū)的中波臺(tái)影響下的24小時(shí)的數(shù)據(jù)變化中可知，中短波頻段的數(shù)據(jù)的變化沒(méi)有時(shí)間規(guī)律。

（2）從折線圖的線性來(lái)看，30MHz～6GHz的射頻頻段電場(chǎng)強(qiáng)度值與EMQI的折線變化趨勢(shì)具有一致性，與0.1～30MHz的中短波頻段無(wú)關(guān)。

（3）從各調(diào)查區(qū)域折線圖分析來(lái)看，西安市、咸陽(yáng)市、渭南市、寶雞市公眾生活環(huán)境中電磁輻射設(shè)施設(shè)備使用較多的時(shí)間段為每天的7：00～23：00。

6結(jié)論

（1）通過(guò)對(duì)陜西省城市區(qū)域電磁輻射的車(chē)載監(jiān)測(cè)，現(xiàn)在城市電磁輻射水平均低于國(guó)家的限值，但隨著城市的發(fā)展，城市化水平的推進(jìn)，5G技術(shù)應(yīng)用的普及，中短波臺(tái)、廣播電視發(fā)射塔、移動(dòng)通信基站等的建設(shè)會(huì)使敏感的電磁輻射問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重。因此針對(duì)工作活動(dòng)較為密集的區(qū)域、時(shí)間段，開(kāi)展定期的快速巡測(cè)或24小時(shí)的連續(xù)監(jiān)測(cè)，有助于管理部門(mén)及時(shí)掌握城市區(qū)域電磁輻射水平，并進(jìn)行干預(yù)管理，也有助于公眾深入了解生活區(qū)域的電磁環(huán)境，消除疑惑減少投訴。

（2）射頻電磁輻射車(chē)載巡測(cè)技術(shù)目前已有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的支持，儀器測(cè)量能力也達(dá)到要求，區(qū)域電磁環(huán)境質(zhì)量的監(jiān)測(cè)和評(píng)估方法也有多種選擇，針對(duì)不同的監(jiān)測(cè)環(huán)境選擇不同的方法，并在應(yīng)用方法時(shí)需要做好準(zhǔn)備工作，并按照要求開(kāi)展質(zhì)量保障工作，從而提高監(jiān)測(cè)方法的應(yīng)用水平。

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作者簡(jiǎn)介：張丹（1981—），女，漢族，陜西西安人，本科，工程師，研究方向：生態(tài)環(huán)境保護(hù)。

*通訊作者：葉常青（1994—），男，漢族，浙江金華人，本科，工程師，研究方向：生態(tài)環(huán)境保護(hù)。