[发明专利]一种大气污染统计建模变量最优空间尺度选取方法

说明书

本发明公开了一种大气污染统计建模变量最优空间尺度选取方法。在利用相关性分析得到各地理要素最优空间尺度的基础之上，以当前获取的最优空间尺度作为输入参数，将各地理要素变量与其他建模变量一起作为建模变量，参与大气污染物建模，从而获取更新后的各地理空间要素的最优空间尺度；在获取了更新后的各地理空间要素的最优空间尺度后，再与更新前的各地理空间要素的最优空间尺度进行对比，如果存在差异，则将当前获取的最优空间尺度作为输入参数，重复步骤1，直至前后两次获取的最优空间尺度完全相同。本方法经过大量实验证明此方法在提高精度的同时，其仍能保证与现有方法相当的运行效率。

技术领域

本发明涉及一种大气污染统计建模变量最优空间尺度选取方法。

背景技术

在常规的大气污染物统计建模过程中，经常需要使用各种地理空间要素参与建模，其中便涉及到各地理空间要素的空间尺度问题：即各类地理空间要素污染贡献估算的最佳空间作用尺度究竟是多大，以及对模型精度的影响如何等。因此，亟需提出一种识别地理空间要素的最优空间尺度的方法。

分别将同种地理空间要素对应不同空间尺度下的特种变量与大气污染物浓度进行相关性分析，根据相关性的强弱在一定程度上表现地理空间要素污染贡献估算的尺度效应。

但相关性分析是对两种变量之间的线性关系的一种衡量，在实际情况中，大气污染物与各地理空间要素之间的关系非常复杂，呈现出明显的非线性关系。为了更好地衡量各地理空间要素之间的交互作用，在相关性分析的基础之上，将所有待参与建模的地理空间尺度要素带入模型，不断迭代更新其空间尺度，辅助以模型的性能表现对其进行评价，最终得以甄别出在大气污染统计建模中各地理空间要素的真正的最优空间尺度。

发明内容

为了更加准确有效地对大气污染物进行建模，本发明的技术方案是，一种用于大气污染建模变量最优空间尺度的选取方法，包括以下步骤：

步骤1：在利用相关性分析得到各地理要素最优空间尺度的基础之上，以当前获取的最优空间尺度作为输入参数，将各地理要素变量与其他建模变量一起作为建模变量，参与大气污染物建模，从而获取更新后的各地理空间要素的最优空间尺度；

步骤2：在获取了更新后的各地理空间要素的最优空间尺度后，再与更新前的各地理空间要素的最优空间尺度进行对比，如果存在差异，则将当前获取的最优空间尺度作为输入参数，重复步骤1，直至前后两次获取的最优空间尺度完全相同。

所述的方法，步骤1中更新各地理空间要素的最优空间尺度的步骤包括：

1)用表示各个地理空间要素变量,其中n为地理空间要素的个数，ki表示各地理空间要素对应的空间尺度的个数；用O＝(O₁,…,O_m)表示其他变量；Y表示大气污染物浓度值；

2)初步获取最优空间尺度S(0)

分别计算与Y之间的相关系数计算公式如下：

其中x为任一地理空间要素变量y为大气污染物浓度值Y；表示x的平均数，表示y的平均数；

对于向量令其最大值对应的变量作为该地理空间要素的最优空间尺度，记为S(t)_i,t＝0；最终得到n个地理空间要素对应的最优空间尺度，将其对应的变量记为S(t)＝(S(t)₁,…,S(t)_n),t＝0；

3)迭代建模，更新最优空间尺度

首先将每种地理空间要素分别与S(t)_j,j＝(1,…,ki),j！＝i,t≥0以及O，组成变量

使G_i对应一个向量