[发明专利]一种区域空间质量分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及空间质量分析相关技术领域，特别是涉及一种区域空间质量分析方法。

背景技术

环境问题已成为当今人类发展所面临的最严峻挑战之一。环保部门在环境监测设备维护上投入大量人力和物力，但仍疲于奔命。各地大气环境监测站通常离散、不均匀、数量有限，直接采用在各个站点上标注数据的方式，显示速度快，数据准确，但对区域空气质量的显示不够直观，且仅从大量的数据表现方式上难以快速找出重点污染区。采用有限的大气监测站点进行空间分析，直观地反映区域内的污染物分布信息，是公众关心的热点问题。

现有的成熟的空间分析方法主要包括：反距离插值权重（IDW）、克里金（Kriging）、样条函数（Spline）法。IDW法是基于Tobler定理提出的一种简单插值方法。其原理是通过计算以被估计点和其附近各个观测点的距离的p次幂表示的权重，进行加权平均来进行插值。Kriging法不仅考虑观测点和被估计点的相对位置，而且还考虑了各观测点之间的相对位置关系，该法主要分为两步：第一步是对空间进行结构分析，选取变异函数模型并计算模型参数；第二步是在变异函数模型的基础上进行插值计算。样条函数法（Spline）是采用分段多项式逼近已知数据点，同时保证在各段交接处有一定的光滑性，一般要求二阶光滑。

由于固定式大气环境监测站点数量有限，通常分布不均匀，同时污染物浓度分布受污染物物理化性质、地表面特征、气象及人为等因素的影响，并且插值区域的尺度影响污染物分布的空间自相关性，采用IDW法，插值速度快，但只考虑距离因素，可能出现插值精度不高的问题；采用Kriging法，考虑了空间自相关性，但计算量大，插值速度慢，缺乏空间自相关性时插值效果亦不佳；会导致插值结果不够及时、准确和有效地得到。

发明内容

基于此，有必要针对现有的区域空气质量空间插值精度不高、浓度插值结果不可靠的技术问题，提供一种区域空间质量分析方法。

一种区域空间质量分析方法，包括：

对所述区域进行网格划分，并确定每个网格中心点的经纬度坐标；

获取单个时间片上的大气环境监测数据，提取至少一个大气环境固定监测站点的经纬度坐标和污染物浓度监测值；

对每个网格中心点，根据所述监测站点的经纬度坐标和污染物浓度监测值确定空间分布特征，基于所述空间分布特征确定以每个网格中心点为插值点的影响点搜索范围；

以所述影响点搜索范围内的监测站点作为插值点的影响样本点，确定每个影响样本点的权重值；

对每个插值点采用对应的影响样本点的污染物浓度监测值，根据对应的权重值进行插值计算，得到与每个插值点对应的网格中心点的浓度插值结果。

进一步的，所述对每个网格中心点，根据所述监测站点的经纬度坐标和污染物浓度监测值确定空间分布特征，基于所述空间分布特征确定以每个网格中心点为插值点的影响点搜索范围的步骤，具体包括：

每两个监测站点组成监测站点对，确定监测站点对所呈的位置角度，确定拟合方向个数，并给定预设方向角度误差范围，根据所述监测站点对的位置角度信息，判断监测站点对所属的拟合方向；

计算同一拟合方向上的多个监测站点对的试验变异函数值，所述试验变异函数以监测站点对间的距离为自变量；

根据所述试验变异函数值以及对应的监测站点距离进行拟合，得到每个方向上的拟合函数，并获得每个拟合方向上的变程值；

根据所述每个拟合方向上的变程值，以插值点为原点，拟合为圆或椭圆，以所述圆或椭圆所包括的范围作为影响点搜索范围。

更进一步的，所述计算同一拟合方向上的多个监测站点对间的试验变异函数值，所述试验变异函数以监测站点对间的距离为自变量的步骤，具体包括：

确定每个拟合方向上的监测站点，在拟合方向上的角度的预设误差范围内的监测站点为该拟合方向上的监测站点；