[發明專利]一種基于時空克里金插值的新增PM2.5固定監測站點選址方法

在審

• 申請號: 201910794428.0
• 申請日: 2019-08-27
• 公開（公告）號: CN110766191A
• 公開（公告）日: 2020-02-07
• 發明（設計）人: 李小龍;張天昊;程朋根;譚永濱
• 申請（專利權）人: 東華理工大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06F16/29
• 代理公司: 42222 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙)
• 代理人: 羅飛

本發明公開了一種基于時空克里金插值的新增PM2.5固定監測站點選址方法，對預設研究區域的PM2.5站點觀測數據進行篩選，篩選出預設組PM2.5濃度數據；并對篩選出的預設組PM2.5濃度數據進行預處理、站點間時間距離和空間距離的統計以及研究區域格網的劃分，將每個格網作為一個備選站點，計算出時間變異函數和空間變異函數并建立積和模型計算時空變異函數；計算各個格網的克里金估計誤差方差，計算研究區域內所有備選格網站點的克里金估計誤差方差并劃分等級進行比較；計算新增不同等級的備選格網站點后的整體區域方差。本發明從新增固定監測站點的角度進行選址優化，利用較少的監測站點估計更準確的PM2.5濃度信息。

技術領域

本發明涉及地理信息時空分析技術領域，具體涉及一種基于時空克里金插值的新增PM2.5固定監測站點選址方法。

背景技術

在對城市近地面PM2.5濃度進行監測管理時，需要通過地面監測站獲取PM2.5濃度數據并進行分析，為PM2.5濃度掌控管理提供可靠依據。但是隨著大氣環境保護矛盾的日益突出和對PM2.5研究的迫切需要，監測站網其本身的缺點也日益顯露。在理想條件下，監測點位越多，分布范圍越廣，所反映出的信息就越完整，但是大氣監測站點的布設、運行以及維護需要付出大量的人力、物力、財力，因此不可能將監測站點分布至城市的各個角落。

本申請發明人在實施本發明的過程中，發現現有技術的方法，至少存在如下技術問題：

現有技術中，大氣環境監測站點大多數為人為隨機選址，監測站點分布過于稀疏導致不能獲取區域的關鍵信息，或在某一塊區域站點分布過于密集導致信息冗余，從而使得監測站網的空間布局缺乏科學性。

由此可知，現有技術中的方法存在監測誤差較大的技術問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種基于時空克里金插值的新增PM2.5固定監測站點選址方法，用以解決或者至少部分解決現有技術中的方法存在的監測誤差較大的技術問題。

本發明提供了一種基于時空克里金插值的新增PM2.5固定監測站點選址方法，包括：

步驟S1：對預設研究區域的PM2.5站點觀測數據進行篩選，篩選出預設組PM2.5濃度數據；

步驟S2：對篩選出的預設組PM2.5濃度數據進行預處理、站點間時間距離和空間距離的統計以及研究區域格網的劃分，將每個格網作為一個備選站點；

步驟S3：針對每組PM2.5濃度數據，分別求取對應的時間變異函數和空間變異函數，通過調整參數并選取變異函數模型對時間變異函數和空間變異函數擬合，得到目標時間變異函數和目標空間變異函數，再利用積和式模型結合目標時間變異函數和目標空間變異函數，獲得目標時空變異函數；

步驟S4：基于目標時空變異函數，采用時空克里金插值法對預設研究區域進行分析，計算每個格網的估計誤差方差，并將估計誤差方差最大的備選格網對應的站點作為新增站點。

在一種實施方式中，在步驟S4之后，所述方法還包括：

將預設研究區域內格網的時空克里金估計誤差方差按照從小到大分為1、2、3、4四個等級，在每個等級分別選取站點進行新增；

計算新增后整個研究區域格網的平均時空克里金估計誤差方差，并基于計算出的時空克里金估計誤差方差對新增PM2.5固定監測站點選址方法進行驗證。

在一種實施方式中，步驟S3中利用積和式模型結合目標時間變異函數和目標空間變異函數，獲得目標時空變異函數，具體包括：

構建積和式模型，式(1)和式(2)：