br>[0064] 式中（Xl，yi)為監(jiān)測站點i的空間位置，（X]，y])為監(jiān)測站點j的空間位置；
[0066] 式中Z (i)和Z (j)分別為站點i和站點j細(xì)顆粒物濃度值；
[0067] ?以距離h為橫坐標(biāo)，空間變異函數(shù)YsQO值為縱坐標(biāo)，繪制空間變異函數(shù)散點 圖；
[0068] ?對上述空間變異函數(shù)散點圖進(jìn)行球狀模型擬合，擬合公式如下：
[0070] 式中C。，a，C均為常量
[0071] 對72小時η個空氣監(jiān)測站點細(xì)顆粒物濃度進(jìn)行時間變異函數(shù)擬合，以時間間隔為 自變量，具體為：
[0072] 魯由于72小時細(xì)顆粒物濃度是一組具有周期的時間序列值，可分解為以下公式： Z⑴=μ (t)+s⑴+ ε⑴----公式（5)
[0073] 其中，μ (t)為趨勢項，s (t)為周期項，ε (t)為隨機(jī)誤差項；
[0074] 魯對72小時細(xì)顆粒物濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行時序分解操作，去除周期項s (t);
[0075] 魯以匕為時間間隔計算時間變異函數(shù)，計算公式如下： CN 105117610 A 說明書 5/5 頁
[0077] 其中，Z U1)和Z (t)分別為tjP t對間點細(xì)顆粒物濃度；
[0078] ?以時間間隔為橫坐標(biāo)，時間變異函數(shù)值為縱坐標(biāo)，繪制時間變異函數(shù)散點圖；
[0079] ?對上述時間變異函數(shù)散點圖以球狀模型進(jìn)行擬合。
[0080] 將空間變異函數(shù)和時間變異函數(shù)統(tǒng)一并計算時空變異函數(shù)值，具體為：
[0081] ?根據(jù)以下公式計算時空變異函數(shù)值，統(tǒng)一空間變異函數(shù)值和時間變異函數(shù)值：
[0082] Ts,t(hs, ht) = Ck^k1Ct(O)) γ s(hs) + (k3+k1Cs(0)) γ t(ht)-ki γ s(hs) YtOO----式（7)
[0083] 其中，kp M5P k3都為常量，C s(0)為自變量為0的空間協(xié)方差函數(shù)值，Ct(O)為自 變量為〇的時間協(xié)方差函數(shù)值。
[0084] (3)估算細(xì)顆粒物濃度
[0085] 計算用戶所在位置與η個空氣質(zhì)量監(jiān)測站點的距離值，計算公式同公式（2)，用hQn表示用戶和η號監(jiān)測站距離值；
[0086] 分別計算空氣質(zhì)量監(jiān)測站點間的距離值，計算公式同公式（2)，用hln表示1號監(jiān) 測站和η號監(jiān)測的距離，以此類推；
[0087] 以空間距離為空間變異函數(shù)自變量計算空間變異函數(shù)，取1小時為時間變異函數(shù) 自變量計算時間變異函數(shù)值，并以此為基礎(chǔ)計算時空變異函數(shù)值；具體為：根據(jù)時空變異 函數(shù)值以及濕度、風(fēng)速和大氣壓強(qiáng)值計算每個監(jiān)測站點對用戶所在位置影響的權(quán)重值，計 算公式如下：
[0089] 其中是時空變異函數(shù)，Mnl，Mn2和M η3分別為濕度，風(fēng)速和大氣壓強(qiáng)，λ η為空 氣質(zhì)量監(jiān)測站點對用戶所在位置的影響的權(quán)重值；
[0090] 分別計算各個監(jiān)測站點的加權(quán)值并進(jìn)行求和，得到用戶所在位置的細(xì)顆粒物污染 濃度值，具體為：
[0092] 式中，Z (s。，t。）為用戶當(dāng)前位置的細(xì)顆粒物濃度。
【主權(quán)項】
1. 一種基于時空特征的實時估算細(xì)顆粒物濃度的方法，其特征在于：包含3個步驟，分 別為數(shù)據(jù)獲取與預(yù)處理步驟、擬合時空變異曲線步驟，估算細(xì)顆粒物濃度步驟； (1) 所述數(shù)據(jù)獲取與預(yù)處理步驟包括： 1) 獲取以當(dāng)前小時為起點向前72小時n個空氣質(zhì)量監(jiān)測站點的細(xì)顆粒物濃度，以及各 個站點的地理位置信息，共72*n組數(shù)據(jù)； 2) 獲取當(dāng)前小時m個氣象監(jiān)測站點的濕度、風(fēng)速和大氣壓強(qiáng)值，以及氣象站點地理位 置信息； 3) 將m個氣象監(jiān)測站點構(gòu)建泰森多邊形； 4) 由于細(xì)顆粒物濃度、濕度、風(fēng)速和大氣壓強(qiáng)值具有不同的量綱，為消除數(shù)據(jù)不同量綱 的影響性，使數(shù)據(jù)具有可比性，使用極差法對數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，極差法公式如下：式中f為標(biāo)準(zhǔn)化的新數(shù)值，x_為樣本數(shù)據(jù)最大值，x_為樣本數(shù)據(jù)最小值。 (2) 所述擬合時空變異曲線步驟包括： 1) 對當(dāng)前小時n個空氣監(jiān)測站點細(xì)顆粒物濃度進(jìn)行空間變異函數(shù)擬合，以空氣監(jiān)測站 點間空間距離為自變量，具體為： 魯計算各個空氣質(zhì)量監(jiān)測站點間的距離值以及變異函數(shù)值，計算公式分別如下：式中（Xl，yi)為監(jiān)測站點i的空間位置，（X]，y])為監(jiān)測站點j的空間位置；式中Z(i)和Z(j)分別為站點i和站點j細(xì)顆粒物濃度值； ?以距離h為橫坐標(biāo)，空間變異函數(shù)丫s(hs)值為縱坐標(biāo)，繪制空間變異函數(shù)散點圖； 魯對上述空間變異函數(shù)散點圖進(jìn)行球狀模型擬合； 2) 對72小時n個空氣監(jiān)測站點細(xì)顆粒物濃度進(jìn)行時間變異函數(shù)擬合，以時間間隔為自 變量，具體為： 魯由于72小時細(xì)顆粒物濃度是一組具有周期的時間序列值，可分解為以下公式：Z(t) =V-(t)+S(t)+￡(t) 其中，y(t)為趨勢項，s(t)為周期項，e (t)為隨機(jī)誤差項； 魯對72小時細(xì)顆粒物濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行時序分解操作，去除周期項s(t); 以ht為時間間隔計算時間變異函數(shù)； 魯以時間間隔為橫坐標(biāo)，時間變異函數(shù)值為縱坐標(biāo)，繪制時間變異函數(shù)散點圖； 魯對上述時間變異函數(shù)散點圖以球狀模型進(jìn)行擬合； 3) 將空間變異函數(shù)和時間變異函數(shù)統(tǒng)一并計算時空變異函數(shù)值，具體為： ?計算時空變異函數(shù)值，統(tǒng)一空間變異函數(shù)值和時間變異函數(shù)值； (3) 估算細(xì)顆粒物濃度 1)計算用戶所在位置與n個空氣質(zhì)量監(jiān)測站點的距離值，計算公式同公式（2)，用hQn 表示用戶和n號監(jiān)測站距離值； 2) 分別計算空氣質(zhì)量監(jiān)測站點間的距離值，計算公式同公式（2)，用hln表示1號監(jiān)測 站和n號監(jiān)測的距離，以此類推； 3) 以空間距離為空間變異函數(shù)自變量計算空間變異函數(shù)，取1小時為時間變異函數(shù)自 變量計算時間變異函數(shù)值，并以此為基礎(chǔ)計算時空變異函數(shù)值； 4) 分別計算各個監(jiān)測站點的加權(quán)值并進(jìn)行求和，得到用戶所在位置的細(xì)顆粒物污染濃 度值，具體為： Z(s0, t0) =E Z(Si，t)入" 式中，Z(s。，t。）為用戶當(dāng)前位置的細(xì)顆粒物濃度。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于時空特征的實時估算細(xì)顆粒物濃度的方法，其特征 在于：構(gòu)建泰森多邊形的具體步驟為：將每個空氣質(zhì)量監(jiān)測站點與氣象監(jiān)測站點構(gòu)成的泰 森多邊形一一匹配，為每個空氣監(jiān)測站點賦予濕度、風(fēng)速以及大氣壓強(qiáng)值；用x，y值表示空 氣質(zhì)量監(jiān)測站點的空間位置，MpMjPMs*別表示該空氣質(zhì)量監(jiān)測站點的濕度、風(fēng)速和大氣 壓強(qiáng)值。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于時空特征的實時估算細(xì)顆粒物濃度的方法，其特征 在于：以空間距離為空間變異函數(shù)自變量計算空間變異函數(shù)，取1小時為時間變異函數(shù)自 變量計算時間變異函數(shù)值的具體步驟為：根據(jù)時空變異函數(shù)值以及濕度、風(fēng)速和大氣壓強(qiáng) 值計算每個監(jiān)測站點對用戶所在位置影響的權(quán)重值，計算公式如下：其中^^"1；"11:是時空變異函數(shù)，]/[111，]\^ 2和11113分別為濕度，風(fēng)速和大氣壓強(qiáng)，111為空氣質(zhì) 量監(jiān)測站點對用戶所在位置的影響的權(quán)重值。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于時空特征的實時估算細(xì)顆粒物濃度的方法，其特征 在于：對空間變異函數(shù)散點圖進(jìn)行球狀模型擬合的擬合公式如下：式中C。，a，C均為常量。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于時空特征的實時估算細(xì)顆粒物濃度的方法，其特征 在于：以匕為時間間隔計算時間變異函數(shù)的計算公式如下：中，zaj和zap分別為tjpt』時間點細(xì)顆粒物濃度。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于時空特征的實時估算細(xì)顆粒物濃度的方法，其特征 在于：時空變異函數(shù)值的計算公式為， T s, t (hs, ht) = (k2+k!Ct (0)) y s (hs) + (VkiC, (0)) y t (ht) -ki y s (hs) y t (ht) 其中，kp匕和k3都為常量，Cs(0)為自變量為0的空間協(xié)方差函數(shù)值，Ct⑹為自變量 為〇的時間協(xié)方差函數(shù)值。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于時空特征的實時估算細(xì)顆粒物濃度的方法，其特征在于：包含3個步驟，分別為數(shù)據(jù)獲取與預(yù)處理步驟、擬合時空變異曲線步驟，估算細(xì)顆粒物濃度步驟；數(shù)據(jù)獲取與預(yù)處理，具體包括，獲取以當(dāng)前小時為起點向前72小時空氣監(jiān)測站點的細(xì)顆粒物濃度，獲取當(dāng)前小時氣象監(jiān)測站點的濕度、風(fēng)速和大氣壓強(qiáng)數(shù)值；將氣象監(jiān)測站點構(gòu)建泰森多邊形，為每個空氣監(jiān)測站點賦予濕度、風(fēng)速以及大氣壓強(qiáng)值；對細(xì)顆粒物濃度以及氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。該發(fā)明通過構(gòu)建空間變異函數(shù)和時間變異函數(shù)，同時考慮到時空兩大維度的相關(guān)性，在此基礎(chǔ)上引入濕度、風(fēng)速和大氣壓強(qiáng)三大氣象因子，可以更準(zhǔn)確地估算細(xì)顆粒物污染濃度值。
【IPC分類】G06F19/00
【公開號】CN105117610
【申請?zhí)枴緾N201510611193
【發(fā)明人】黃波, 童雪蓮
【申請人】黃波
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年9月21日