[发明专利]一种基于时空克里金插值的新增PM2.5固定监测站点选址方法

说明书

本发明公开了一种基于时空克里金插值的新增PM2.5固定监测站点选址方法，对预设研究区域的PM2.5站点观测数据进行筛选，筛选出预设组PM2.5浓度数据；并对筛选出的预设组PM2.5浓度数据进行预处理、站点间时间距离和空间距离的统计以及研究区域格网的划分，将每个格网作为一个备选站点，计算出时间变异函数和空间变异函数并建立积和模型计算时空变异函数；计算各个格网的克里金估计误差方差，计算研究区域内所有备选格网站点的克里金估计误差方差并划分等级进行比较；计算新增不同等级的备选格网站点后的整体区域方差。本发明从新增固定监测站点的角度进行选址优化，利用较少的监测站点估计更准确的PM2.5浓度信息。

技术领域

本发明涉及地理信息时空分析技术领域，具体涉及一种基于时空克里金插值的新增PM2.5固定监测站点选址方法。

背景技术

在对城市近地面PM2.5浓度进行监测管理时，需要通过地面监测站获取PM2.5浓度数据并进行分析，为PM2.5浓度掌控管理提供可靠依据。但是随着大气环境保护矛盾的日益突出和对PM2.5研究的迫切需要，监测站网其本身的缺点也日益显露。在理想条件下，监测点位越多，分布范围越广，所反映出的信息就越完整，但是大气监测站点的布设、运行以及维护需要付出大量的人力、物力、财力，因此不可能将监测站点分布至城市的各个角落。

本申请发明人在实施本发明的过程中，发现现有技术的方法，至少存在如下技术问题：

现有技术中，大气环境监测站点大多数为人为随机选址，监测站点分布过于稀疏导致不能获取区域的关键信息，或在某一块区域站点分布过于密集导致信息冗余，从而使得监测站网的空间布局缺乏科学性。

由此可知，现有技术中的方法存在监测误差较大的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于时空克里金插值的新增PM2.5固定监测站点选址方法，用以解决或者至少部分解决现有技术中的方法存在的监测误差较大的技术问题。

本发明提供了一种基于时空克里金插值的新增PM2.5固定监测站点选址方法，包括：

步骤S1：对预设研究区域的PM2.5站点观测数据进行筛选，筛选出预设组PM2.5浓度数据；

步骤S2：对筛选出的预设组PM2.5浓度数据进行预处理、站点间时间距离和空间距离的统计以及研究区域格网的划分，将每个格网作为一个备选站点；

步骤S3：针对每组PM2.5浓度数据，分别求取对应的时间变异函数和空间变异函数，通过调整参数并选取变异函数模型对时间变异函数和空间变异函数拟合，得到目标时间变异函数和目标空间变异函数，再利用积和式模型结合目标时间变异函数和目标空间变异函数，获得目标时空变异函数；

步骤S4：基于目标时空变异函数，采用时空克里金插值法对预设研究区域进行分析，计算每个格网的估计误差方差，并将估计误差方差最大的备选格网对应的站点作为新增站点。

在一种实施方式中，在步骤S4之后，所述方法还包括：

将预设研究区域内格网的时空克里金估计误差方差按照从小到大分为1、2、3、4四个等级，在每个等级分别选取站点进行新增；

计算新增后整个研究区域格网的平均时空克里金估计误差方差，并基于计算出的时空克里金估计误差方差对新增PM2.5固定监测站点选址方法进行验证。

在一种实施方式中，步骤S3中利用积和式模型结合目标时间变异函数和目标空间变异函数，获得目标时空变异函数，具体包括：

构建积和式模型，式(1)和式(2)：