[发明专利]基于时空回归克里金模型估算地面PM2.5的方法及系统

摘要

本发明提供一种基于时空回归克里金模型估算地面PM2.5的方法及系统，其中的方法包括：将待估算地区的地面PM2.5观测数据重采样到创建的网格中并进行匹配；其中，匹配的过程包括，在创建的网格中，将待估算地区所对应的网格单元内所有PM2.5站点同一天监测到的地面PM2.5观测数据进行平均，然后将平均后的数据赋值给对应的网格单元；根据所匹配的待估算地区的地面PM2.5观测数据，计算残差的实验变异函数，根据残差的实验变异函数确定时空变异函数模型；采用最小二乘法对时空变异函数模型进行拟合；根据时空变异函数模型的拟合结果，采用时空回归克里金模型估算待估算地区的地面PM2.5浓度值。通过本发明能够提高PM2.5的估算精度。

主权项

1.一种基于时空回归克里金模型估算地面PM2.5的方法，包括：根据待估算地区的经纬度范围以及分辨率创建网格，将待估算地区的地面PM2.5观测数据重采样到创建的网格中并进行匹配；其中，所述匹配的过程包括：在所述网格中，将待估算地区所对应的网格单元内所有PM2.5站点同一天监测到的地面PM2.5观测数据进行平均，然后将平均后的数据赋值给对应的网格单元；根据所匹配的待估算地区的地面PM2.5观测数据，计算残差的实验变异函数，然后根据所述残差的实验变异函数确定时空变异函数模型；采用最小二乘法对所述时空变异函数模型进行拟合；根据所述时空变异函数模型的拟合结果，采用时空回归克里金模型估算待估算地区的地面PM2.5浓度值；其中，还包括：根据空间变异函数与时间相关函数计算待估算地区内各PM2.5站点所监测到的PM2.5观测数据的时空相关性；当各PM2.5站点所监测到的PM2.5观测数据之间存在时空相关性时，采用时空回归克里金模型对待估算地区的地面PM2.5进行估算；其中，空间变异特征计算方法如公式1所示，时间相关特征计算方法如公式2、公式3所示：其中，公式1中γ(h)为区域化变量在s_i与s_i+h处的值Z(s_i)与Z(s_i+h)的差的方差之半；h为两点间距离，N(h)为距离h之间用来计算变异函数值的样本对数；公式2，3中，n是时间序列变量y_n的数目，y_n‑t是与y_n时间间隔t距离的变量，是时间距离t的自相关函数，为均值；其中，计算残差的实验变异函数的计算公式为：γ_st(h_s,h_t)＝0.5Var[Z(s+h_s,t+h_t)‑Z(s,t)]     (公式7)式中γ_st(h_s,h_t)为区域化变量在时空位置(s,t)与(s+h_s,t+h_t)处的值Z(s,t)与Z(s+h_s,t+h_t)的差的方差之半；h_s为两点在空间上的距离，h_t为时间上的距离。