基于不同插值方法的PM1污染物浓度研究

随着GIS和计算机技术的不断发展,窄间数据插值应用越来越广,本文基于PM1污染物浓度数据,阐述了反距离加权插值法（IDW）,普通克里格插值法（Kriging）和样条函数插值（SPLINE）三种空间插值方法的数学含义,并指山了各自的特点。在IDW插值图像中,在权重不同的情况下,变化比较大的地方出现在采样点属性值变化剧烈和频繁的区域。SPLINE（规则样条）是基于生成具有连续的二阶导数和最小平方曲率的插值方法。Kriging比其他二种方法灵活,参数限制更多。但不管用哪一种插值方法,空间插值不能代替观测数据,在有一定数量的观测数据的基础上,插值结果才会更逼近真实值。     

土壤重金属的空间插值方法比较分析——以阳谷县为例

空间插值通过采集少量的数据点,利用其中的空间关联,推求该区域内其他位置的属性值。本文以山东省阳谷县土壤重金属Cu采样数据为例进行空间探索性分析,分别采用了反距离权重插值和普通克里金插值两种方法进行空间分布插值模拟。结果表明,针对研究区采样数据,反距离权重插值方法生成的模型平均误差为1.97 mg/kg,总体精度为92%;普通克里金插值模型的平均误差为1.91 mg/kg,总体精度为92.35%,普通克里金插值方法更优。     

基于LUR的武汉市PM2.5浓度空间分布模拟

基于稀疏监测点的监测数据无法直接获取城市内部空气污染的高分辨率空间分布。以武汉市为例,研究了基于土地利用回归(landuseregression,LUR)模型的大气PM2.5浓度高分辨率空间分布模拟。采用双变量相关分析识别出与PM2.5浓度相关性最高的4个影响因子,分别是1000m缓冲区内道路长度,500m缓冲区内水域面积,500m缓冲区内建设用地面积以及工业污染影响。采用PM2.5月平均浓度和识别出的影响因子连同气象条件(月平均温度和月降水量)进行多元线性回归分析,相关系数R2达到0.905,调整后的R2为0.885。在研究区建立均匀格网(2km×2km),利用得到的LUR方程计算格点PM2.5浓度值,应用空间插值制成武汉市主城区夏季PM2.5浓度空间分布模拟图。模拟结果显示,主城区有三个PM2.5浓度高值中心,分别为青山工业区、江北工业区和汉口汉西建材市场区域。汉阳南部、武昌南部的大型湖泊和水域面积比例较大的区域表现为两个PM2.5浓度低值中心。     

WebGIS技术支持的PM_(2.5)空间分布分析系统研究

依据成都市已公布的PM_(2.5)数据,采用反距离加权插值算法,推算出成都市5城区的PM_(2.5)浓度分布情况,并采用分级渲染,直观地展示市区内PM_(2.5)的浓度分布情况。同时,应用热点分析模型,根据指定时间段内的PM_(2.5)数据,分析出该时间段具有统计显著性的高值和低值的空间聚类。该模型一方面可让成都市民更好地了解成都市PM_(2.5)的分布情况,为出行提供参考;另一方面可为政府治理环境污染提供参考依据。     

一种协同时空地理加权回归PM2.5浓度估算方法

针对PM2.5浓度估算中时空特征考虑不足和样本量较少的问题,该文将协同训练和时空地理加权回归相结合,提出了协同时空地理加权回归。采用两个不同参数的时空地理加权回归模型作为回归器,利用一个回归器训练另一个回归器的未标注样本,选择最优结果作为标注样本加入标注样本,通过不断学习扩大标注样本量提升模型的回归性能。以京津冀地区2015年3-7月的PM2.5浓度数据为实验数据,利用气溶胶光学厚度产品、温度、风速和相对湿度进行建模,采用不同核函数的时空地理加权回归作为对比方法进行实验。结果显示,协同时空地理加权回归性能比基于Gauss核函数时空地理加权回归提升了10%,比基于bi-square核函数时空地理加权回归提升了6.25%,证明该文方法能够提升时空样本数量不足时的PM2.5浓度估算精度。     

航测数据处理中的空间插值方法比较

航测数据的航线间距与采样点间距差异很大,生成等值线时需要进行空间插值.以云南省江川地区的航测数据为实验数据源,分别采用反距离权重插值(IDW)、规则样条函数插值(Regularized Spline)、张力样条函数(Tension Spline)插值和Kriging插值等4种插值方法,对航测数据进行分析与比较,从中选出...     

滨州市PM2.5浓度时空分布研究

目前,我国已经成为PM2.5污染的重灾区,由此引发出一系列的大气环境和人类健康问题。因此,研究PM2.5的时空分布及其演变规律显得尤为迫切。本文对滨州市六个大气环境监测点2013年1月到2014年12月的PM2.5浓度数据进行分析整理,运用数理统计分析方法,结合地理信息系统技术,综合分析滨州市PM2.5污染水平、时空分布特征。结果表明,综合GIS手段的PM2.5浓度可视化分析方法能够较好的弥补传统图表、文字等表达方式的不足。     

内蒙古地区气温空间插值模拟方法研究

以内蒙古自治区为研究区,采用反距离权重法、样条函数法和普通克里金法对研究区119个气象观测站点的气温数据进行空间插值,结果表明,普通克里金法由于能够最优地描述气温在空间上的连续性变化特征,插值精度最高;反距离权重法插值精度次之,但其模拟结果趋于产生牛眼模式,且结果不能外推;样条函数法由于受到边界效应的影响,插值精度最低。     

运用贝叶斯方法的PM2.5浓度时空建模与预测

针对当前我国大部分地区正面临严重的空气污染问题,对重污染区域进行时空建模具有重要的意义。该文基于贝叶斯时空模型建立了京津冀区域的PM2.5浓度时空预测模型,该模型充分考虑了PM2.5浓度的时间变异特性与空间分布特性,并引入了气象数据作为协变量对没有监测站的位置进行预测。实验结果表明,该方法具有很好的预测精度,其在测试站点上的拟合优度达到了0.9以上,能够应用于区域级PM2.5浓度的时空分布建模与预测。     

门限重复单元的PM2.5浓度预报方法

针对当前我国重污染天气实时的空气质量预报问题,该文提出了一种基于长短期记忆神经网络的PM2.5浓度实时预报方法。此方法结合了北京市地面空气质量监测数据、天气预报模式的气象预报数据及东亚地区污染物排放清单进行分析,在将高层大气状态及排放状况融入了预报模型的同时,利用LSTM模型模拟区域PM2.5浓度的时序连续变化特征,建立了0~72h的区域PM2.5浓度实时预报模型。实验证明,该方法可以有效表征大气污染物变化的时序特征,从而进行更为精准的长时PM2.5浓度预报。同时,使用门限重复单元作为LSTM神经网络的核心,在保障模型精度的同时,进一步减少了模型训练时间,提高了模型的计算效率。     

基于Kriging方法的空间数据插值研究

介绍了Kriging插值方法及其实质,提出一种变异函数理论模型参数估计的新方法,给出变异函数理论模型有效性评定的统计指标,并通过算例予以验证。最后,通过实例与反距离加权法相比较,证实Kriging插值的优越性。     

基于遥感技术的大气细颗粒物PM2.5监测研究进展

PM 2.5已经日渐成为大气中首要的污染物。同时越来越多的研究表明,PM 2.5污染对人们的正常生活会造成严重的影响,有效监测其空间分布对污染防治和健康影响等具有重要意义。利用遥感技术开展PM 2.5监测已经成为重要且有效的手段,遥感影像的空间分辨率不断提高、PM 2.5遥感反演模型的推陈出新,进一步助推和加深了遥感技术在PM 2.5监测领域中的应用。本文通过归纳总结用于PM 2.5反演的主要遥感数据源,并结合PM 2.5遥感反演模型的基本原理,从不同数据源角度综述了PM 2.5遥感监测技术的研究进展,最后展望了现有监测技术存在的问题以及发展趋势,为开展PM 2.5遥感监测和深化应用提供理论支撑。     

区域CORS网在PM2.5监测中的应用研究

在雾霾频发的冬季大气可降水量PWV与大气污染物PM_2.5之间存在一定的关联关系,本文通过对河南地区CORS网的GNSS大气可降水量与PM_2.5之间的相关性进行分析并建立了实时监测模型。试验研究发现：河南地区冬季雾霾频发期大气可降水量PWV与PM_2.5之间存在着较强的正相关关系,通过建立的PM_2.5实时监测模型验证了可以依据大气可降水量PWV对PM_2.5进行实时监测,并取得了较为理想的结果,可以为当前进行PM_2.5监测提供一种新的参考。     

PM_(2.5)土地利用回归模型地理要素的选取

针对PM_(2.5)土地利用回归(Land Use Regression,简称LUR)模型地理要素选取不规范、代表性不明确的问题,本文从地理要素的精度、易获取程度、广泛应用程度及地理要素与PM_(2.5)的经验相关性4个评价指标出发,结合层次分析法(Analytic Hierarchy Process简称AHP)和熵值法,对京津冀地区PM_(2.5)LUR模型构建时各备选地理要素的权重进行综合度量。结果显示,京津冀地区污染企业、交通网络、地表覆盖等优选地理要素的综合权重分别为20%、19%、18%,地理要素与PM_(2.5)的经验相关性和数据精度等优先评价指标的综合权重占××的比例分别次为49%、26%。该方法得出的评价结果符合客观实际,能达到科学选取地理要素的目的,对评估地理要素的代表性和分析LUR的异同性及地方主要污染要素具有重要的参考价值。     

一种紧支撑权函数性质的推导及空间插值实验

在空间插值方法中,权函数是影响空间插值精度的重要因素之一,通常需要选择具有性质较好的权函数进行空间插值。推导一种紧支撑权函数的性质,以铁矿品位为数据源,采用紧支撑权函数进行空间插值,最终验证该紧支撑权函数的优良性质:具有较高的插值精度。推导的紧支撑权函数性质可为后期构建新的紧支撑权函数作为一种借鉴。     

基于支持向量回归的PM2.5浓度实时预报

为了研究适合于我国当前重污染天气的实时空气质量预报模型,论文利用支持向量回归方法对北京市地面空气质量监测数据和气象数据进行分析,构建了基于支持向量回归的PM2.5浓度实时预报模型。实验表明,该方法能够对未来6日内的日均PM2.5浓度以及未来0~72h内的小时级PM2.5浓度进行预报,且模型训练过程和预报过程都耗时很短,适用于建立PM2.5浓度实时预报系统。     

空间分析中几种插值方法的比较研究

针对常用的空间插值方法在精度分析方面比较的不足,从地质统计学、数学函数和几何方法方面分别选取普通克里金插值法、三次样条函数法和距离权重倒数法进行插值精度的比较与分析。文章分析了各个方法的优缺点和局限性,选取疏密差异较大的均匀和不均匀离散点数据进行实验,利用三次趋势面模型和MATLAB,ArcGIS,GS＋Version等相关软件进行分析与处理,得到三种方法在局部插值误差方面的变化规律,同时为使用插值方法的用户提供一个最优的选择方案。     

基于动态Voronoi图的距离倒数加权法的改进研究

针对距离倒数加权法的不足,采用动态Voronoi图选取待插值点的邻近点,对每个已知数据点增加反映该点梯度的增量,并建立已知数据点的ε邻域避免计算误差,以改进距离倒数加权法,为距离倒数加权法的广泛应用创造条件。通过交叉检验与实际应用,证实利用改进后的距离倒数加权法进行空间数据插值精度更高,效果更为理想。     

基于MODIS数据的PM2.5反演在大气污染监测中的应用

针对基于传统10km气溶胶光学厚度产品计算PM2.5无法获得更为精细的PM2.5空间分布特征的问题,提出采用6S模型计算获得不同气溶胶光学厚度条件下辐射传输模型方程参数查找表,该查找表可以采用原始光谱波段信息进行数据反演,并结合暗像元法计算得到的地表反射率信息,在辐射传输模型方程计算结果的基础上进行线性插值获得1km气溶胶光学厚度,再利用地面实测PM2.5浓度数据,通过回归分析的方法,获得1km的PM2.5监测数据。以西安市为例,1km分辨率的PM2.5更进一步表现了西安市域内PM2.5的空间分布特征,具有明显的地形分异特征,而且呈现出从城区向郊区逐渐衰减的趋势。研究结果为小区域的PM2.5来源和变化分析提供了一种有效的技术途径。