[發(fā)明專利]一種基于社區(qū)劃分的空氣質(zhì)量指數(shù)預測的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910506119.9
• 申請日: 2019-06-12
• 公開（公告）號: CN110288138B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳伯倫;袁燕;朱國暢;花勇;馬甲林;李芬芬
• 申請（專利權(quán)）人: 淮陰工學院
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/26
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 梁耀文

本發(fā)明公開了一種基于社區(qū)劃分的空氣質(zhì)量指數(shù)預測的方法。首先對氣象因素和污染物因素的數(shù)據(jù)集進行處理，得到整理后的氣象因素數(shù)據(jù)集和污染物因素數(shù)據(jù)集。接著計算任意兩個城市間關(guān)于氣象因素的相似度，得到各城市間的相似度矩陣。然后通過社區(qū)劃分的方法，將跟目標城市相似性較高的城市歸為一個社區(qū)，最后根據(jù)周邊城市的污染物因素建立預測模型，進行預測。本發(fā)明降低了時間復雜度，提高了預測的準確度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于預測領(lǐng)域，特別涉及一種基于社區(qū)劃分的空氣質(zhì)量指數(shù)預測的方法。

背景技術(shù)

近年來，隨著中國經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，人民的生活水平越來越高。然而隨之而來的生態(tài)環(huán)境問題卻限制了人們生活質(zhì)量的提高，國際社會對大氣污染、水土流失等生態(tài)環(huán)境問題的討論已經(jīng)越來越多。由于不合理的開發(fā)和利用，我國的生態(tài)環(huán)境面臨著嚴重的威脅，空氣質(zhì)量不斷惡化，大氣污染問題已經(jīng)嚴重影響社會的可持續(xù)發(fā)展，對廣大居民的生命健康也造成了極大的威脅。由此可以看出，推動針對大氣污染的研究是當前的重中之重。

空氣質(zhì)量指數(shù)是國際上普遍采用的判定空氣質(zhì)量好壞的重要指標。空氣質(zhì)量指數(shù)越高，表示空氣的污染越嚴重。隨著空氣質(zhì)量指數(shù)的增加，越來越多的人口會受到高污染空氣帶來的不良影響。空氣質(zhì)量指數(shù)的增加可能是由于空氣中污染物排放量的增加，或者是因為空氣污染物稀釋不足。空氣質(zhì)量指數(shù)的預測可以及時向政府提供大氣環(huán)境質(zhì)量的變化趨勢，也可用于對大氣污染的控制和管理。因此，空氣質(zhì)量指數(shù)的預測對人類在未來進行空氣污染的治理有著十分重要的影響。

雖然現(xiàn)今社會關(guān)于預測空氣質(zhì)量指數(shù)的算法越來越多，但是大部分的算法并沒有考慮周邊城市的氣象因素和污染物因素對目標城市空氣質(zhì)量指數(shù)的影響。氣象因素對空氣質(zhì)量指數(shù)的影響是不可或缺的，把氣象因素考慮進預測模型中，可以使得預測效果更加精確。本發(fā)明提出了一種基于社區(qū)劃分的空氣質(zhì)量指數(shù)的預測方法，選取氣象因素中的氣壓、2分鐘平均風速、溫度、相對濕度作為研究對象，通過氣象因素建立各城市間的相似度矩陣，然后進行社區(qū)劃分，把周邊城市對目標城市的影響考慮在內(nèi)，最后進行預測模型的建立。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：針對上述問題，本發(fā)明提供一種基于社區(qū)劃分的空氣質(zhì)量指數(shù)的預測方法，降低預測空氣質(zhì)量指數(shù)方法的時間復雜度。

技術(shù)方案：本發(fā)明提出一種基于社區(qū)劃分的空氣質(zhì)量指數(shù)預測的方法，包括如下步驟：

(1)對氣象因素和污染物因素的數(shù)據(jù)集進行處理，得到整理后的氣象因素數(shù)據(jù)集和污染物因素數(shù)據(jù)集；

(2)計算任意兩個城市間關(guān)于氣象因素的相似度，得到各城市間的相似度矩陣；

(3)通過社區(qū)劃分的方法，將跟目標城市相似性較高的城市歸為一個社區(qū)；

(4)根據(jù)周邊城市的污染物因素建立預測模型，進行預測。

進一步的，所述步驟(1)中對氣象因素和污染物因素的數(shù)據(jù)集進行處理的具體步驟如下：

(1.1)對數(shù)據(jù)進行篩選，選取一段連續(xù)的數(shù)據(jù)；

(1.2)選取氣壓、2分鐘平均風速、溫度、相對濕度這四種數(shù)據(jù)，選擇空氣質(zhì)量指數(shù)AQI所需要的六種污染物因素：一氧化碳CO、二氧化氮NO₂、臭氧O₃、PM10、PM2.5、二氧化硫SO₂；

(1.3)對數(shù)據(jù)進行歸一化，得到氣象因素數(shù)據(jù)矩陣B′_i和污染物因素數(shù)據(jù)集A′_i；歸一化后的氣象因素數(shù)據(jù)集表示為歸一化后的污染物因素數(shù)據(jù)集表示為其中，t表示時間，i表示城市的標號，X表示氣象因素，Y表示污染物因素，表示城市i第t天第1種氣象因素的值，表示城市i第t天第1種污染物因素的值。

進一步的，所述步驟(2)中計算任意兩個城市間關(guān)于氣象因素的相似度的具體步驟如下：