精度最高或 由已知抽樣點對所有未抽樣點的估計精度最高。這一思想最先由F.Bertolino提出，并被廣 泛應(yīng)用與土壤調(diào)查制圖和環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域。整體克里金方差大小可以用來說明插值表面生成 的精度，它與樣本點的布局息息相關(guān)，通過使插值表面生成的整體克里金方差最小，可以有 效規(guī)范抽樣點在空間的合理布局。
[0054] 所以，對于增加布點后的區(qū)域，其克里金方差平均值為最小時，增加布點的數(shù)量和 位置認(rèn)為是合理的。
[0055] 在本發(fā)明實施例中，S1中，可以采用如下兩種方法計算克里金方差最小值：
[0056] -、當(dāng)增加布點的數(shù)量不多時，則可以采用枚舉法計算研究區(qū)域內(nèi)所有布點方案 的克里金方差最小值，其中，枚舉法的公式可以表述如下：
[0058]式中，為離散網(wǎng)格點的個數(shù)，Xe3,j代表第j個網(wǎng)格，S代表抽取的樣點。
[0059] 對于克里金空間插值理論而言，參數(shù)主要由變異函數(shù)決定。
[0060]變異函數(shù)用來表征隨機變量的空間變異結(jié)構(gòu)，或空間連續(xù)性，它是地統(tǒng)計學(xué)的基 礎(chǔ)。它既能描述區(qū)域化變量的空間結(jié)構(gòu)性變化，又能描述其隨機性變化。
[0061]變異函數(shù)包含三個基本參數(shù)：
[0062]塊金值(Nugget)表示滯后距為0時的變差(多為誤差）；
[0063] 變程(Range)表示數(shù)據(jù)之間有相關(guān)性的最大距離；
[0064] 基臺值(Sill)表示距離大于變程時的變差。
[0065] 變異函數(shù)的擬合模型包含指數(shù)模型、球狀模型、高斯模型等。
[0066] 二、當(dāng)增加布點的數(shù)量較多，比如候選點位未知的情況下，則可以采用空間模擬退 火算法進行布點模型的優(yōu)化，計算研究區(qū)域內(nèi)所有布點的克里金方差平均值的最小值，其 中，空間模擬退火算法可以采用如下步驟進行實施：
[0067] 1)生成一個初始化離散布點方案xq，令Xbest = xo，計算目標(biāo)函數(shù)值E(xo);
[0068] 2)設(shè)置初始溫度T(0) = To,迭代次數(shù)i = 1;
[0069] 3)Do while T(i)>Imin
[0070] a)for j = l~k
[0071] b)將當(dāng)前最優(yōu)解Xbe3St帶入擾動函數(shù)，產(chǎn)生一新的解1_，計算新的目標(biāo)函數(shù)值E (Xnew)，并計算目標(biāo)函數(shù)值的增量A E = E(Xnew)-E(Xbest);
[0072] C)如果 Δ E<0,則aest = Xnew;
[0073] d)如果 Δ E>0,則p = exp(- Δ E/T(i))，如果c = random[0，1] <p，則xbest = Xnew;否 ]3!jxbest - Xbest ；
[0074] e)End for;
[0075] 4) i = i+1 ；
[0076] 5)End Do；
[0077] 6)輸出當(dāng)前結(jié)果，計算結(jié)束。
[0078] 在本發(fā)明實施例中，得到理論的最優(yōu)步點之后，需要與實際的監(jiān)測優(yōu)化指標(biāo)進行 比較，從而得到與實際最相符的優(yōu)化布點方案。
[0079] 在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，S1之前還可以包括步驟S0:獲取所述研究區(qū)域污 染物的遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)，則，S1中，利用所述遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)分析所述研究區(qū)域的空間區(qū)域變 量，計算所述變量的半變異函數(shù)，建立優(yōu)化模型，根據(jù)所述優(yōu)化模型計算研究區(qū)域內(nèi)所有布 點方案的克里金方差最小值。
[0080] 基于地統(tǒng)計學(xué)的優(yōu)化布點必須要提前求算空間區(qū)域變量的半變異函數(shù)。區(qū)域變量 一定的情況下，半變異函數(shù)依賴于樣點的數(shù)量和分布。獲取可靠的半變異函數(shù)最少需要150 個樣點，而探索其各向異性，則需要更多的點位。遙感技術(shù)具時效性強，大面積同步觀測的 特點，常用于為其他領(lǐng)域提供全面可靠的數(shù)據(jù)。遙感影像反演為我們提供了空間區(qū)域變量 分析的新途徑。
[0081] 除了利用遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)的方法外，還可以采用地面監(jiān)測站采集數(shù)據(jù)的方法，但是 地面監(jiān)測站數(shù)量有限，不能滿足大范圍的空間分布。
[0082] 在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，S0和S1之間，還可以包括步驟:對所述遙感監(jiān)測數(shù) 據(jù)進行預(yù)處理。
[0083]在本發(fā)明實施例中，所述預(yù)處理可以包括:區(qū)域格網(wǎng)化。
[0084]區(qū)域格網(wǎng)化的作用是為了統(tǒng)計連續(xù)空間內(nèi)的方差，對所選區(qū)域進行格網(wǎng)化，以格 網(wǎng)為單元對選點結(jié)果進行分析。在系統(tǒng)布點中，點位或是位于規(guī)則網(wǎng)格中心或是位于網(wǎng)格 的節(jié)點上。網(wǎng)格可以具有不同的大小和形狀，最普通的形狀是正方形、長方形、六角形和三 角形網(wǎng)格，一般認(rèn)為三角網(wǎng)格布點被證明是用于克里金插值的最行之有效的方案。利用三 角形格網(wǎng)的系統(tǒng)布點方案均勻布設(shè)點位分布，布點結(jié)束后，用上述的空間變異函數(shù)求算區(qū) 域的克里金方差
[0085] 在本發(fā)明實施例中，所述污染物可以包括PM2.5和PM10。
[0086] 根據(jù)空氣質(zhì)量指數(shù)AQI的要求，參與空氣質(zhì)量等級評定的主要有六項指標(biāo)，這三項 為人們較為關(guān)注的前三項。
[0087]具體實施例：
[0088] 以某市優(yōu)化布點方案為例，說明本發(fā)明實施例提供的空氣質(zhì)量監(jiān)測站點優(yōu)化的實 施過程。
[0089] -、采用離散空間內(nèi)公式計算研究區(qū)域內(nèi)所有布點的克里金方差平均值的最小 值。
[0090] 在監(jiān)測點位選取之前，需要對影響點位分布的因素進行分析，即對某市A0D、PM10、 PM2.5的空間分布數(shù)據(jù)進行對比分析。考慮到污染物濃度及擴散隨季節(jié)的變化而不同，因此 選取PM10按季度統(tǒng)計結(jié)果，對其進行空間變異分析。
[0091] 2014年1月到3月某市PM10分布狀況如圖2所示，其分析結(jié)果如圖3所示。從分析結(jié) 果可以看出：
[0092] 空間變異參數(shù)--塊金值為12.83，基臺值為253.57，變程為63552.29。變異函數(shù) 模型采用球狀模型。則公式可以表述如下：
[0094] 2014年4月到6月某市PM10分布狀況如圖4所示，其分析結(jié)果如圖5所示。從分析結(jié) 果可以看出：
[0095] 空間變異參數(shù)--塊金值為68.79，基臺值為182.95，變程為58372.05。變異函數(shù) 模型采用球狀模型。則公式可以表述如下：
[0097] 2014年7月到9月某市PM10分布狀況如圖6所示，其分析結(jié)果如圖7所示。從分析結(jié) 果可以看出：
[0098] 空間變異參數(shù)--塊金值為4.14,基臺值為36.33,變程為35701.16。變異函數(shù)模 型采用球狀模型。則公式可以表述如下：
[0100] 2014年10月到12月某市PM10分布狀況如圖8所示，其分析結(jié)果如圖9所示。從分析 結(jié)果可以看出：
[0101] 空間變異參數(shù)--塊金值為〇，基臺值為246.79，變程為81006.88。變異函數(shù)模型 采用球狀模型。則公式可以表述如下：
[0103] 二、采用空間模擬退火算法進行布點模型的優(yōu)化，計算研究區(qū)域內(nèi)所有布點的克 里金方差平均值的最小值。
[0104] 在選點方案之前，首先需要對某市進行格網(wǎng)化，以格網(wǎng)為單元對選點結(jié)果進行分 析。為了統(tǒng)計整體克里金方差，將某市范圍劃分為2km*2km的離散網(wǎng)格。其中不完整的網(wǎng)格 按照其中心點的位置判定其所屬區(qū)域。某市范圍內(nèi)網(wǎng)格共1328個，市區(qū)范圍內(nèi)網(wǎng)格共150 個。之所以確定為2km的網(wǎng)格，是從先驗知識的精度和污染物的相關(guān)尺度等方面綜合考慮 的。劃分網(wǎng)格如圖10所示。
[0105] 利用克里金方差最小化準(zhǔn)則，在候選點位中選取合適的點位，設(shè)計最佳的選點方 案。分別計算每個網(wǎng)格四個季度的克里金方差，此網(wǎng)格的克里金方差為四個季度的克里金 方差之和：
[0106] γ (h) = γ (h)i+γ (h)2+γ (h)3+γ (h)4
[0107] 選點目標(biāo)是使得某市范圍內(nèi)所有網(wǎng)格的克里金方差平均值最小。
[0108] 候