[发明专利]一种空气污染传播模式的可视分析系统

说明书

本发明公开了一种空气污染传播模式的可视分析系统，包括控制面板视图模块、传播模式视图模块以及传播实例视图模块；其中，所述传播模式视图模块包括传播模式结构基元单元、传播模式图符单元以及传播模式网络单元；所述传播实例视图模块包括时间窗设置单元、传播实例图示单元以及传播实例表格单元；所述控制面板视图模块包括模式挖掘参数设置单元、空间过滤器单元以及投影选择单元。该可视分析系统允许用户指定传播模式挖掘参数并实时返回挖掘结果，对污染传播按照污染传播实例、传播模式、模式拓扑结构的层级进行组织，用恰当的可视化形式从多方面展示挖掘结果并允许用户交互式地分层探索，且支持大范围、细空间粒度的分析。

技术领域

本发明涉及空气污染分析工具的技术领域，特别涉及一种空气污染传播模式的可视分析系统。

背景技术

空气污染分析工具的功能在于通过用户界面让用户指定分析任务，并且在借由其他计算模组完成该分析任务并生成分析结果之后，展示并辅助用户理解该分析结果。

空气污染分析任务包含单个污染区域的分析和区域之间污染传播的分析。现有的空气污染分析工具能够支持的分析任务包括给定区域内的污染分析、相邻两市之间的污染因果分析、线性传播路径的分析。例如CMAQ可从污染物排放数据和气象数据估计区域内污染物的浓度；pg-Causality可估计相邻城市之间空气污染的因果关系；已有工具中领先的HYSPLIT可通过基于气象数据的气团追踪方法，估计污染物的线性传播路径和路径上的污染物浓度。已有工具支持的分析任务的特点在于空间尺度较小、空间粒度较为粗糙、不分析污染传播或仅分析结构简单的污染传播。

特别地，当分析任务关心多个污染区域之间在时间维度上较为稳定的污染传播关系时，认为该任务涉及污染传播模式的分析。已有空气污染分析工具中，空气污染传播模式分析系统较少，模式分析功能也较为简单，例如HYSPLIT可将分析得到的多条线性传播路径进行聚合，从而分析其传播模式，但HYSPLIT不提供传播模式的时间特性。已有空气污染传播模式分析系统无法支持大空间尺度上的、区级细空间粒度的复杂网状传播模式的分析，而分析具有这些特征的传播模式在污染传播的理解和遏制上有重要作用。另外，已有系统也不支持传播模式的时间特性的分析。

而且，已有的空气污染传播模式的分析系统在交互式探索和结果呈现等方面存在缺陷。已有系统多采用全自动模式，仅支持在分析任务开始之前进行相关设置，不支持用户在分析任务进行途中交互式地调整这些设置，限制了用户进行对分析方向的探索。在分析结果的呈现上，这些已有系统的呈现方式较为简单，多为静态的图表，例如HYSPLIT将多条线性传播路径聚合绘制成静态的热力图。这些简单的分析结果呈现方式限制了用户对分析结果进行多层次多角度的深入理解。

此外，由于分析所使用的气象数据(主要是风场数据)具有多变的特点，加之气象检测数据在时空上的分辨率有限，污染物传播的估计结果事实上包含一定的不确定性，然而已有的系统中对此均无足够的体现，影响了使用这些系统得出的分析结论的可信度。

发明内容

为了克服已有技术不支持大空间范围、细空间粒度的复杂网状空气污染传播模式的交互式分析的问题，不支持传播模式时间特性的分析的问题，以及不能体现污染传播的不确定性的问题，本发明提供了一种整合不确定性的空气污染传播模式的可视分析系统，该系统允许用户指定传播模式挖掘参数并实时返回挖掘结果，对污染传播按照污染传播实例、传播模式、模式拓扑结构的层级进行组织，用恰当的可视化形式从多方面展示挖掘结果并允许用户交互式地分层探索，且支持大范围、细空间粒度的分析。

本发明的技术方案为：

一种空气污染传播模式的可视分析系统，包括控制面板视图模块、传播模式视图模块以及传播实例视图模块；

其中，传播模式视图模块包括传播模式结构基元单元、传播模式图符单元以及传播模式网络单元；