[發(fā)明專利]一種基于空氣質(zhì)量推斷的監(jiān)測(cè)站點(diǎn)位置推薦方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010747772.7
• 申請(qǐng)日: 2020-07-30
• 公開（公告）號(hào): CN111950871B
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 康宇;陳杰;曹洋;呂文君
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06Q10/0639
• 分類號(hào): G06Q10/0639;G06Q50/26
• 代理公司: 合肥天明專利事務(wù)所(普通合伙) 34115
• 代理人: 金凱

1.一種基于空氣質(zhì)量推斷的監(jiān)測(cè)站點(diǎn)位置推薦方法，其特征在于，包括：

構(gòu)造高階圖卷積網(wǎng)絡(luò)，利用已知站點(diǎn)的空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)推測(cè)未知區(qū)域的空氣質(zhì)量分布；

基于未知區(qū)域的空氣質(zhì)量分布，利用信息熵最小化貪心算法，推薦新的空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)站點(diǎn)位置；

所述構(gòu)造高階圖卷積網(wǎng)絡(luò)，利用已知站點(diǎn)的空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)推測(cè)未知區(qū)域的空氣質(zhì)量分布，包括：

利用已建立的空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，收集空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)；收集已知區(qū)域的外部環(huán)境特征，該外部環(huán)境特征包括空氣質(zhì)量值、區(qū)域氣象數(shù)據(jù)、區(qū)域地理路網(wǎng)信息以及區(qū)域POI數(shù)目；

基于區(qū)域地理信息將該區(qū)域劃分成不相交的網(wǎng)格，每個(gè)網(wǎng)格與空氣質(zhì)量指標(biāo)值A(chǔ)QI相關(guān)聯(lián)；

將每個(gè)網(wǎng)格作為一個(gè)節(jié)點(diǎn)來(lái)構(gòu)建時(shí)空?qǐng)DG＝(V,E,A)，其中V是所有頂點(diǎn)的集合，E是邊的集合，A為圖G的鄰接矩陣，V＝U∪L，U表示沒有建立觀測(cè)站點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)，L為已建立觀測(cè)站點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)，L中的節(jié)點(diǎn)l∈L作為標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)，U中的節(jié)點(diǎn)u∈U作為未標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)；

利用標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)推斷未標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)的空氣質(zhì)量指標(biāo)值A(chǔ)QI分布；

所述基于未知區(qū)域的空氣質(zhì)量分布，利用信息熵最小化貪心算法，推薦新的空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)站點(diǎn)位置，包括：

基于所述AQI分布f_u，計(jì)算所述每個(gè)未標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)的信息熵，并根據(jù)計(jì)算出的信息熵值的大小對(duì)各未標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)的位置進(jìn)行排序；

將信息熵值最小的未標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)的位置標(biāo)記為最后一站推薦位置；

將信息熵值最小的未標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的空氣質(zhì)量指標(biāo)值A(chǔ)QI值放入所述標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)，組成新的空氣質(zhì)量指標(biāo)數(shù)據(jù)并將該信息熵值最小的未標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)從所述未標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)中移除；

對(duì)新的空氣質(zhì)量指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，得到未標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)的AQI分布

基于所述AQI分布計(jì)算所述每個(gè)未標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)的信息熵，并根據(jù)計(jì)算出的信息熵值的大小對(duì)各未標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)的位置進(jìn)行排序，將信息熵值最小的未標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)的位置標(biāo)記為倒數(shù)第二站推薦位置，重復(fù)執(zhí)行直到完成對(duì)所有未標(biāo)簽區(qū)域節(jié)點(diǎn)的推薦優(yōu)先級(jí)標(biāo)記并將優(yōu)先級(jí)最高的K個(gè)推薦位置作為新的空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)站點(diǎn)位置。

2.如權(quán)利要求1所述的基于空氣質(zhì)量推斷的監(jiān)測(cè)站點(diǎn)位置推薦方法，其特征在于，所述利用標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)推斷未標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)的空氣質(zhì)量指標(biāo)值A(chǔ)QI分布，包括：

計(jì)算標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)l∈L和未標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)u∈U的組合親和矩陣；

在任意時(shí)刻，將標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)l的空氣質(zhì)量指標(biāo)值A(chǔ)QI數(shù)據(jù)f_l∈R^|L|×P作為高階圖卷積網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)輸入，將信號(hào)輸入映射到信號(hào)輸出，得到AQI分布f_u＝f_fc(GC^{k},W_fc)，其中，GC_{k}表示將圖卷積提取的K階鄰接節(jié)點(diǎn)的特征連接到一起所構(gòu)成的圖卷積特征的K階集合，W_fc表示全連接網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練參數(shù)，|L|表示標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)的數(shù)目，P表示每個(gè)節(jié)點(diǎn)特征標(biāo)簽的數(shù)目；

將AQI分布中量化概率最高的值作為未標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)的AQI值。

3.如權(quán)利要求2所述的基于空氣質(zhì)量推斷的監(jiān)測(cè)站點(diǎn)位置推薦方法，其特征在于，所述高階圖卷積網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)化一階鄰接矩陣為標(biāo)準(zhǔn)化K階鄰接矩陣為K階卷積操作定義為：

其中，GC^k表示圖卷積特征的K階卷積操作，W_gck為K階鄰接矩陣的K階權(quán)重矩陣參數(shù)，表示逐元素矩陣乘法運(yùn)算符，W_u,l表示標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)l和未標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)u的組合親和矩陣。

4.如權(quán)利要求2所述的基于空氣質(zhì)量推斷的監(jiān)測(cè)站點(diǎn)位置推薦方法，其特征在于，還包括：

定義所述未標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)U的平均AQI分布信息熵H(f_u)如下：

對(duì)H(f_u)進(jìn)行梯度下降處理，更新所述高階圖卷積的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，直到收斂，U表示未標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)的數(shù)目。