[发明专利]基于海量大气污染浓度数据的污染空间分析方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及大气污染监测技术领域，具体涉及一种基于海量大气污染浓度数据的污染空间分析方法及装置。

背景技术

为推进空气质量改善，落实属地环保责任，按照清洁空气行动计划要求，北京市制定了《北京市2013-2017年清洁空气行动计划实施情况考核办法(试行)》(京政办发〔2014〕61号)和《北京市2013-2017年清洁空气行动计划实施情况考核办法(试行)实施细则》(京环发〔2014〕92号)，每年对各区空气质量改善情况和清洁空气行动计划任务完成情况进行考核。传统的监测网络受人力和物力的制约，空间分辨率较粗，只针对空气质量进行常规监测，无法实时分析区内污染特征，定位疑似污染源，更产生不了精细化监测产品，落实属地管理和调动基层环保力量进行执法监管存在较大难度。

国家知识产权局于2017年3月22日公开了申请号为201510564563.8，名称为《基于大密度部署传感器的大气污染监控及管理方法及系统》的发明专利，该发明通过在区域内大密度部署传感器，并对返回的传感器数据采用云端算法进行联合校正，并进一步采用高斯推断模型在空间上推断出未部署传感器位置点的大气污染数据，再将上述已部署和未部署传感器位置点的大气污染物数据统一反馈给监控中心，进行监控和管理，以实现实时监测取证，量化评级及精细化管理的目标。但是，该发明只是将传感器数据反馈给监控中心，并未对大气污染数据进行后续处理。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于海量大气污染浓度数据的污染空间分析方法及装置，其能够获得区县级别的空气质量变化精细化特征，并能够甄别本地的污染源特征，为环境管理形成更为系统化的技术支撑。

为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：

一种基于海量大气污染浓度数据的污染空间分析方法，包括：

步骤1：获取地面高密度监测网络监测到的目标区域的大气污染浓度数据，其中，所述地面高密度监测网络由部署在目标区域的多个传感器组成；

步骤2：将获取到的大气污染浓度数据排列成矩阵的形式，得到大气污染浓度数据矩阵，其中，所述大气污染浓度数据矩阵中的行以传感器监测站点进行排列，所述大气污染浓度数据矩阵中的列以时间顺序进行排列；

步骤3：对所述大气污染浓度数据矩阵进行双聚类处理，得到多个不同传感器监测站点的双聚类块；

步骤4：将双聚类处理后的大气污染浓度数据利用空间分析工具插值到空气质量模型的网格中，对大气污染浓度数据进行网格化处理；

步骤5：将每个网格内的大气污染浓度与周边网格内的大气污染浓度进行对比，确定出高浓度排放网格，最后得到不同双聚类块的高值区域。

进一步的，所述步骤5之后还包括：

步骤6：对不同的高值区域采用不同的颜色进行区分。

进一步的，所述步骤3包括：

步骤31：将大气污染浓度数据矩阵分割成若干个子矩阵；

步骤32：计算第N个子矩阵的平均平方残基打分函数H(I，J)和子矩阵中每行和每列的平均残基a(i)和a(j)：

其中，N大于等于1且小于等于子矩阵的总个数，|I|和|J|分别为子矩阵的行数和列数，a_ij为子矩阵的元素的值，a_Ij、a_iJ和a_IJ分别为子矩阵中第I行的平均值、第J行的平均值和子矩阵整体的平均值，即：

若H(I，J)＞δ，则执行步骤33，若H(I，J)≤δ，该子矩阵形成双聚类块，并且结束，其中，δ为预先设定的最大平均平方剩余分数；

步骤33：将所述子矩阵中最大的a(i)或a(j)对应的行或列删除；

步骤34：将所述子矩阵中最小的a(i)或a(j)对应的行或列添加到子矩阵中，之后转至所述步骤32。

进一步的，所述步骤3还包括：当一个双聚类块形成后，使用随机数代替已经形成的双聚类块中的元素的值，之后对其它的子矩阵进行双聚类处理。

进一步的，所述步骤5中，将每个网格内的大气污染浓度与周边网格内的大气污染浓度进行对比时，采用等值线、阴影图、栅格图或填色图进行对比。

一种基于海量大气污染浓度数据的污染空间分析装置，包括：

获取模块：用于获取地面高密度监测网络监测到的目标区域的大气污染浓度数据，其中，所述地面高密度监测网络由部署在目标区域的多个传感器组成；