[发明专利]一种基于后向轨迹模式的探索城市大气污染物来源的方法

说明书

本发明涉及一种基于后向轨迹模式的探索城市大气污染物来源的方法，属于信息化领域。该方法包括以下步骤：气象数据和空气质量监测数据的获取以及预处理，具体为确定研究范围，包括地理和时间两个维度。获取研究区域的空气质量监测数据和气象数据，对空气质量数据进行预处理；采用后向轨迹模型，生成后推72小时的气团后向轨迹，根据轨迹检测目标城市在特定时间的大气污染物来源；根据FP‑growth算法，挖掘频繁污染源；将空气质量监测数据以及气团后向轨迹以可视化的方式呈现出来，从多个维度对结果进行分析。本发明有利于发现城市大气污染水平的时空分布特征，以及大气污染来源，对建立区域大气污染联防联控机制具有指导意义。

技术领域

本发明属于信息化领域，涉及一种基于后向轨迹模式的探索城市大气污染物来源的方法。

背景技术

HYSPLIT后向轨迹模型是一种用于计算和分析大气污染物输送、扩散轨迹的专业模型，广泛应用于气象学界研究目标地区污染物来源分布及传输特征。

随着发展水平的快速提升，区域性、复合型大气污染问题凸现。各个城市群资源能源消耗巨大，大气污染物排放集中，重污染天气在区域内大范围同时出现，呈现明显的区域性特征。通过使用后向轨迹模型生成气团后向轨迹，结合多个维度信息进行可视化分析，了解和跟踪目标城市的大气污染物来源及受污染水平。对建立区域大气污染联防联控机制具有指导意义。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于后向轨迹模式的探索城市大气污染物来源的方法。针对HYSPLIT模型的实验结果缺乏时间信息以及还没有针对某个城市的污染物来源进行可视分析的问题，本发明提出的基于后向轨迹模型研究某城市大气污染物来源的可视分析方法，以某市为研究对象，构建污染物传输模型，以可视化的方式呈现在时间和空间维度上呈现污染物来源，为大气污染防治和联防联控机制的建立提供建议。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于后向轨迹模式的探索城市大气污染物来源的方法，该方法包括如下步骤：

S1：研究数据的获取以及处理；

确定需要研究的时空范围，获取时空范围内的空气质量监测数据和气象数据；

对空气质量监测数据进行预处理

S2：基于HYSPLIT后向轨迹模型构建污染物传输模型，生成气团后向轨迹，根据气团轨迹发现目标城市污染物来源；

S3：筛选出到达目标城市的气团后向轨迹，基于FP-growth算法挖掘频繁污染源；

S4：基于空气质量数据和气团后向轨迹数据构建一个可视分析系统，从多个维度直观进行可视分析；

使用饼图和柱状图交互分析的方式展示在查询的时间范围内，区域的空气质量时空分布特征；

地图直观展示在特定时间的气团后向轨迹，帮助用户快速识别污染物来源；

折线图展示在查询的时间范围内，污染物IAQI值随着时间的变化趋势。

可选的，在所述步骤S1中，确定需要研究的目标城市为某市，时间范围为2019年1月1日至2019年12月31日，地理范围为西经103度-东经115度，南纬26度-北纬32度；

可选的，在所述步骤S1中，气象数据为ERA5-land再分析数据集，时间分辨率为1小时，空间分辨率为0.1°×0.1°，每条数据格式为(时间，经度，纬度，风速U分量，风速V分量)。空气质量数据为2019年1月1日至2019年12月31日，122个空气质量监测站点的大气污染物浓度逐时监测值及AQI小时值；

可选的，在所述步骤S1中，对空气质量数据进行的预处理包括清洗去噪，针对污染物浓度监测缺失值采用普通克里金插值，具体包括以下操作：