Estimation of the areas of air quality limit value exceedances on national and local scales. A geostatistical approach

International audienceEach year Member States have to report to the European Commission on the exceedances of air quality limit values which occurred on their territory. Quantitative information is required about the areas and population exposed to such exceedances. A probabilistic methodology for defining exceedance zones has been developed, based on preliminary air quality mapping. Atmospheric concentration fields estimated by kriging and the corresponding kriging variance are used to identify areas where the exceedance or non-exceedance can be considered as certain and areas where the situation with respect to the limit value is indeterminate. The methodology is applied on national and urban scales focusing on exceedances of PM10 daily limit value and NO2 annual limit value. Results are discussed from operational perspectives

Cartographie de la pollution de l'air : une nouvelle approche basée sur la télédétection et les bases de données géographiques. Application à la ville de Strasbourg.

International audienceLa qualité de l'air dans les villes est devenue une préoccupation majeure en France, en Europe et dans le monde. Les villes concentrent la majorité des populations et des sources de pollution. Elles sont un objet d'étude privilégié pour l'évaluation des pollutions, de leur influence sur la santé et des solutions proposées pour la réduction des polluants. En France, toutes les villes de plus de 100 000 habitants doivent etre équipées d'un réseau de surveillance de la qualité de l'air. Les coûts d'installation, d'entretien et de gestion de ces réseaux sont importants et limitent le nombre de stations de mesures installées. A partir de ces quelques points de mesures, des cartes de concentration en polluants sont générées de manire routinire par des méthodes d'interpolation et d'extrapolation, comme les plaques minces ou les méthodes basées sur le krigeage. Les résultats dépendent grandement du nombre de mesures. Basée sur une approche multi-sources, cet article présente une méthodologie pour la cartographie des concentrations de polluants. Cette méthodologie s'appuie sur la définition de pseudostations et de stations virtuelles de mesures à l'aide d'images satellitaires et d'une base de données géographiques. Les pseudostations sont des lieux de la ville présentant des caractéristiques spatiales, structurales, morphologiques et des signatures spectrales similaires aux emplacements des stations de mesures réelles. Les signatures spectrales similaires à celles des stations réelles sont recherchées dans une série d'images Landsat. Puis des indices morphologiques calculés à partir de la base de données géographiques BD TOPO sont utilisés pour restreindre le nombre de pseudostations. Ces pseudostations sont alors utilisées pour déterminer les stations virtuelles qui permettent d'affecter une concentration de polluants en ce point de la ville. La densification du nombre de points de mesures (réels et virtuels) permet de calculer une nouvelle cartographie des concentrations de polluants. Une illustration partielle de cette méthodologie est proposée pour la ville de Strasbourg. Une campagne de mesures utilisant des moyens de mesures mobiles en juin 2002 fournira les moyens de valider l'approche

Cartographie de la pollution de l'air : une nouvelle approche basée sur la télédétection et les bases de données géographiques. Application à la ville de Strasbourg

National audienceLa qualité de l'air dans les villes est devenue une préoccupation majeure en France, en Europe et dans le monde. Les villes concentrent la majorité des populations et des sources de pollution. Elles sont un objet d'étude privilégié pour l'évaluation des polluants. En France toutes les villes de plus de 100 000 habitants doivent être équipées d'un réseau de surveillance de la qualité de l'air. Les coûts d'installation, d'entretien et de gestion de ces réseaux sont importants et limitent le nombre de stations de mesures installées. A partir de ces quelques points de mesures, des cartes de concentration en polluants sont générées de manière routinière par des méthodes d'interpolation et d'extrapolation, comme les plaques minces ou les méthodes basées sur le krigeage. Les résultats dépendent grandement du nombre de mesures. Basée sur une approche multi-sources, cet article présente une méthodologie pour la cartographie des concentrations de polluants. Cette méthodologie s'appuie sur la définition de pseudostations et de stations virtuelles de mesures à l'aide d'images satellitaires et d'une base de données géographiques. Les pseudostations sont des lieux de la ville présentant des caractéristiques spatiale, structurales, morphologiques et des signatures spectrales similaires aux emplacements des stations de mesures réelles. Les signatures spectrales similaires à celles des stations réelles sont recherchées dans une série d'images Landsat. Puis des indices morphologiques calculés à partir de la base de données géographiques BD TOPO(R) sont utilisés pour restreindre le nombre de pseudostations. Ces pseudostations sont alors utilisées pour déterminer les stations virtuelles qui permettent d'affecter une concentration de polluants en ce point de la ville. La densification du nombre de points de mesures (réels et virtuels) permet de calculer une nouvelle cartographie des concentrations de polluants. Une illustration partielle de cette méthodologie est proposée pour la ville de Strasbourg. Une campagne de mesures utilisant des moyens de mesures mobiles en juin 2002 fournira les moyens de valider l'approche

Construction d'un indicateur d'exposition spatialisé de l'environnement : application au Nord-Pas de Calais

L'utilisation couplée de modèle multimédia et de Système d'Information Géographique (SIG) s'est largement développée ces dernières années pour étudier l'exposition des populations aux substances chimiques. Les décideurs sont confrontés depuis quelques années au besoin de développement d'outils nécessaires à la prise en compte des risques sanitaires. Dans ce cadre, le projet SIGFRIED 1 (Système d'Information Géographique, Facteurs de RIsques Environnementaux et Décès par cancer) vise à construire un indicateur spatialisé de l'exposition de la population française aux polluants environnementaux. Pour cela un modèle multimédia d'exposition est utilisé pour le calcul des doses d'exposition de populations cibles liées à l'ingestion de produits d'alimentation, d'eau de consommation et à l'inhalation de contaminants atmosphériques. L'indicateur intègre dans un SIG des bases de données géoréférencées environnementales (eau, air, sol), comportementales et démographiques. Le modèle utilise les équations de transfert de polluant de la source à l'individu. L'étude a pour objectif principal d'identifier les zones géographiques potentiellement responsables d'une surexposition et leurs déterminants (types de polluant, voies d'exposition, classes de population à risque) par l'analyse des variations de l'indicateur environnemental. Dans cet article, sont présentés la méthodologie générale et les résultats de modélisation de l'indicateur d'exposition aux Elément Traces Métallique (ETM) sur la région Nord - Pas de Calais. La modélisation a permis de détecter des zones de surexposition potentielle localisées sur des agglomérations ou des sites de grandes sources de pollution bien identifiés. Les résultats permettent également de caractériser les déterminants de l'exposition (parts locales et ubiquitaires, voies d'exposition et polluants). Cependant l'utilisation de données de formats et de sources différentes, non spécifiquement adaptées pour ce type d'étude, génère de nombreuses incertitudes sur l'ensemble de la chaîne de calcul qui seront étudiées au cours d'une prochaine étud

Air pollution mapping over a city – virtual stations and morphological indicators

Air quality is a major concern in many large cities of the world, where people and sources of pollution are concentrated in the same place. Most cities have acquired a surveillance network of air pollution. But the cost of these networks is high and limits the knowledge of pollutant concentration to specific points of the town. Presently practitioners generate maps of concentration in pollutants by mean of interpolating and extrapolation methods, such as thin plate or kriging methods. Those methods are familiar and their quality depends on the number of input parameters. Other tools by modeling pollutant dispersion exist but turn to be insufficient and are not validated yet. Based on a multi-sources approach, this paper presents a methodology for the mapping of pollutant concentrations over the city of Strasbourg and its vicinity. Sources related to air pollution and urban shapes and morphology are exploited to densify the number of pollution data used for a mapping by interpolation. Several terms are introduced: “identity card of a measuring station”, “morphological indicators”, “pseudostation” and “virtual station”

Air pollution mapping : relationship between satellite- made observations and air quality parameters

International audienceThe mapping of air quality over the city of Strasbourg and its vicinity requires an increase of the number of measurements aiming at spatializing information about air pollutants concentrations. A methodology based on a multisource approach for mapping air pollutants concentrations over the city was presented in previous communications. One step of the methodology is the estimation of pollutants concentrations by remote sensing techniques. This paper investigates the strength of linear relationship between satellite-made observations and air quality parameters. Multidate correlations were calculated between reflectances measured by Landsat satellite and measurements of the various pollutants. Those measurements are concentrations of pollutants on a daily average basis, or for the time of image acquisition, or on a basis of average of several hours before the image acquisition. The results add evidence on linear correlation between air quality parameters and satellite measurements not only in thermal infrared range but also in the infrared range

Utilizing Machine Learning to Predict Workplace Violence in Hospitals

Random forest machine learning models are a form of classification model, which attempts to sort data into one of two predefined categories. When trained on a set of data from a hospital, where each entry is listed as either conditions for workplace violence or not, a random forest model can begin to classify new data as it comes in. We developed a way to automatically poll hospital systems for the required data needed to make a prediction on the potential for workplace violence at any one given moment. Our team was unable to gain access to real hospital data, so we researched risk levels associated with various factors, and then generated plausible sample data based on our research. Our model performed very well against our sample data, but would likely need to be retrained with real data

Urban morphology, remote sensing and pollutants distribution: An application to the city of Strasbourg, France

International audienceThis paper reflects the work achieved for demonstrating the potentialities of Earth Observation data for the knowledge of the atmospheric pollutants concentration fields over metropolitan areas. The interaction of several scales of pollutant observations (points-measurements, streets and urban area) is a particularity of the present work. It is applied to the city of Strasbourg, France. Its objectives are to precisely define the morphological elements which influence the pollutant distribution, and spatialize the measurements with the help of satellite data, taking benefits from previous results

Urban morphology, remote sensing and pollutants distribution: An application to the city of Strasbourg, France

International audienceThis paper reflects the work achieved for demonstrating the potentialities of Earth Observation data for the knowledge of the atmospheric pollutants concentration fields over metropolitan areas. The interaction of several scales of pollutant observations (points-measurements, streets and urban area) is a particularity of the present work. It is applied to the city of Strasbourg, France. Its objectives are to precisely define the morphological elements which influence the pollutant distribution, and spatialize the measurements with the help of satellite data, taking benefits from previous results

Satellite data for the air pollution mapping over a city – The use of virtual stations

International audienceAtmospheric pollution becomes a critical factor of anticipated deaths, which concerns ambient air quality as well as air quality in houses and places of work. For the well being of human and for the population information, we need to evaluate the actual exposure of persons to ambient pollution. One way to perform it is to evaluate the space time budget of air pollution exposition. Hence an information on the spatial distribution of pollutant concentrations is required. Several tools exist; most of them provide maps of pollutant concentrations but over a regional scale with a grid of 1 km, which is insufficient. Measuring stations, scarcely distributed in the city, provide a complete surveillance but their costs limit the knowledge of pollutant concentration to specific points of the city. To overcome this problem, several notions are defined: “identity card of a measuring station”, “pseudostation” and “virtual station”. Based on a multi-sources approach, this paper presents a methodology using remotely sensed data for the mapping of pollutant concentrations over a city