[發(fā)明專利]尺度自適應的插值方法及尺度自適應的插值系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410356249.6
• 申請日: 2014-07-24
• 公開（公告）號: CN104102845A
• 公開（公告）日: 2014-10-15
• 發(fā)明（設計）人: 朱亞杰;侯俊雄;梁賀明;朱奉勇
• 申請（專利權）人: 北京坤成科技有限公司
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 北京市邦道律師事務所 11437
• 代理人: 段君峰

技術領域

本發(fā)明涉及地理信息領域，具體涉及一種尺度自適應的插值方法及一種尺度自適應的插值系統(tǒng)，用于對目標區(qū)域中的空氣所含物濃度根據(jù)已知數(shù)據(jù)點的數(shù)據(jù)進行插值。

背景技術

傳統(tǒng)的空間插值方法要求觀測點在空間上的分布盡可能均勻，否則不能得到較好的插值結果。然而，對于某些實際情況，如空氣監(jiān)測站觀測的空氣污染物濃度，觀測點在空間上的分布是很不均勻的，因此，傳統(tǒng)的空間插值算法不再適用于這些情況。

在對空氣污染物濃度進行空間插值時，氣象因素，如溫度、濕度、風速和風向，對插值結果具有很重要的影響。傳統(tǒng)的處理方法是直接將氣象因素作為因子進行插值，這導致?lián)p失掉很多有用信息，特別是風速和風向提供的信息。

發(fā)明內容

本發(fā)明提出一種尺度自適應的插值方法及一種尺度自適應的插值系統(tǒng)，用于對目標區(qū)域中的空氣所含物濃度根據(jù)已知數(shù)據(jù)點的數(shù)據(jù)進行插值，以解決現(xiàn)有技術的插值方法損失很多有用信息以致插值結果誤差較大的問題。該方法包括下列步驟：

S1：獲取目標區(qū)域中已知數(shù)據(jù)點的氣象數(shù)據(jù)和空氣所含物濃度數(shù)據(jù)；

S2：對所述目標區(qū)域進行子區(qū)域劃分；

S3：根據(jù)每個子區(qū)域內數(shù)據(jù)點的空間分布特征分別確定對該子區(qū)域進行插值的空間尺度，并基于該空間尺度對所述子區(qū)域進行格網化；

S4：根據(jù)步驟S1獲得的氣象數(shù)據(jù)中的風向和風速數(shù)據(jù)，選取參與插值的已知數(shù)據(jù)點；

S5：對每個子區(qū)域內的經過步驟S3格網化后得到的格網點利用步驟S4選取的已知數(shù)據(jù)點的數(shù)據(jù)進行插值；

S6：將對各個子區(qū)域分別插值得到的結果進行融合。

該方法將空間上離散的觀測值，即已知數(shù)據(jù)點的空氣所含物濃度數(shù)據(jù)進行空間連續(xù)性分析處理，從而實現(xiàn)對目標區(qū)域中任何沒有觀測值的空間位置進行空氣所含物濃度的插值計算，即計算出任意空間位置的空氣所含物濃度。

與現(xiàn)有技術相比，該方法根據(jù)已知數(shù)據(jù)點的空間分布情況自動調整插值的空間尺度，從而最大限度地利用有效信息，并且規(guī)避掉無用信息的干擾；另外，引入氣象數(shù)據(jù)(如風速和風向數(shù)據(jù))來智能選擇插值所用的合適的已知數(shù)據(jù)點，因此，插值結果更加精確、可信。

根據(jù)已知數(shù)據(jù)點的空間分布情況自動調整插值的空間尺度，具有兩個優(yōu)點：一是將目標區(qū)域劃分成子區(qū)域進行處理，對于已知數(shù)據(jù)點分布密集的子區(qū)域，采用較小的空間尺度進行插值，可以最大限度地利用這些子區(qū)域的已有信息，提高插值結果的精確度和可信度；二是對于已知數(shù)據(jù)點分布稀疏的子區(qū)域，采用較大的空間尺度進行插值，可以在不減小插值結果精確度和可信度的情況下，大大提高計算的速度，從而實現(xiàn)插值算法的實時高效執(zhí)行。

本發(fā)明提出，所述步驟S2中采用空間聚類方法進行子區(qū)域劃分。

本發(fā)明提出，所述步驟S2中采用Voronoi圖劃分方法或三角網劃分方法進行子區(qū)域劃分。

本發(fā)明提出，所述空間尺度是根據(jù)空間變程和/或所有已知點對距離的平均值和/或最小值和/或中值和/或已知數(shù)據(jù)點的空間密度來確定的。

本發(fā)明提出，所述步驟S3中格網化包括矩形格網化、三角形格網化、正多邊形格網化以及不規(guī)則多邊形格網化。

本發(fā)明提出，所述步驟S5中插值的方法包括反距離加權法、方向加權法、方向距離加權法以及普通克里金插值法，還包括將氣象數(shù)據(jù)作為因子參與插值的因子克里金插值方法。

本發(fā)明提出，所述步驟S6中各個子區(qū)域插值結果的融合利用緩沖區(qū)分析和空間疊加的方法或利用對子區(qū)域之間的空隙區(qū)域進行再插值的方法。