[發明專利]一種基于空氣質量推斷的監測站點位置推薦方法及系統

有效

• 申請號: 202010747772.7
• 申請日: 2020-07-30
• 公開（公告）號: CN111950871B
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發明（設計）人: 康宇;陳杰;曹洋;呂文君
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G06Q10/0639
• 分類號: G06Q10/0639;G06Q50/26
• 代理公司: 合肥天明專利事務所(普通合伙) 34115
• 代理人: 金凱

本發明公開了一種基于空氣質量推斷的監測站點位置推薦方法，屬于環境檢測技術領域，包括構造高階圖卷積網絡，利用已知站點的空氣質量數據推測未知區域的空氣質量分布；基于未知區域的空氣質量分布，利用信息熵最小化貪心算法，推薦新的空氣質量監測站點位置。本發明引入圖卷積網絡，提取空間特征，實現未知區域的空氣質量分布預測，然后基于未知區域的空氣質量分布，利用位置選擇模型，達到推薦新建立站點位置的目的。

技術領域

本發明涉及環境檢測技術領域，特別涉及一種基于空氣質量推斷的監測站點位置推薦方法及系統。

背景技術

最近這些年來，隨著經濟的增長，環境問題也變得日益突出。其中表現最明顯的是，人們越來越關注城市空氣質量問題，如，一氧化碳(CO)，二氧化碳(CO₂)，碳氫化物(HC)，氮氧化物(NO_x)，以及固體顆粒物(PM2.5、PM10)等污染物濃度與人們的身體健康息息相關。為了實時了解這些污染物的濃度，需要精確的空氣質量監測設備。但是這些監測設備的成本費用，以及后期維修費用是昂貴的，所以，在一個城市不同區域安裝大量的空氣監測設備是不現實的。同時，隨著城市規模的不斷擴建，原有的空氣質量觀測設備已不足以滿足對空氣質量的精確監測。

因此，需要設計一個模型，以在原有觀測設備的基礎上，推薦若干新的站點待建位置，這樣既可以滿足對空氣質量監測的精度要求，又可以節約成本。目前有關站點位置推薦的方法主要有：

(1)從大量交通軌跡中，挖掘出最有影響力的幾個點位置。但是這種方法沒有考慮到城市路網結構信息，以及與空氣質量息息相關的氣象信息，即未考慮時空分布對空氣質量的影響；(2)建立站點，達到最大覆蓋城市區域的效果。但是，這樣的方法忽略了POI點對空氣分布的影響。如商業中心等交通流量大的區域，空氣質量往往比公園湖泊等地方差，最終分布的觀測站點監測出來的數據，與人們的需求數據有了很大的偏差。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的缺陷，以提高新建立監測站點位置推薦的準確性。

為實現以上目的，本發明采用一種基于空氣質量推斷的監測站點位置推薦方法，包括如下步驟：

構造高階圖卷積網絡，利用已知站點的空氣質量數據推測未知區域的空氣質量分布；

基于未知區域的空氣質量分布，利用信息熵最小化貪心算法，推薦新的空氣質量監測站點位置。

進一步地，所述構造高階圖卷積網絡，利用已知站點的空氣質量數據推測未知區域的空氣質量分布，包括：

利用已建立的空氣質量監測站點，收集空氣質量數據；收集已知區域的外部環境特征，該外部環境特征包括空氣質量值、區域氣象數據、區域地理路網信息以及區域POI數目等；

基于區域地理信息將該區域劃分成不相交的網格，每個網格與空氣質量指標值AQI相關聯，

將每個網格作為一個節點來構建時空圖G＝(V,E,A)，其中V是所有頂點的集合，E是邊的集合，A為圖G的鄰接矩陣，V＝U∪L，U表示沒有建立觀測站點的節點，L為已建立觀測站點的節點，L中的節點l∈L作為標簽節點，U中的節點u∈U作為未標簽節點；

利用標簽節點數據推斷未標簽數據節點的空氣質量指標值AQI分布。

進一步地，所述利用標簽節點數據推斷未標簽數據節點的空氣質量指標值AQI分布，包括：

計算標簽節點l∈L和未標簽節點u∈U的組合親和矩陣；