[发明专利]基于遥感数据的10分钟级大气颗粒物监测方法及系统

权利要求书

1.一种基于遥感数据的10分钟级大气颗粒物监测方法，其特征在于，包括如下步骤：

收集监测区域内的历史数据，所述历史数据包括大气颗粒浓度数据、AOD数据以及其他数据，其他数据包括气象数据、植被覆盖数据、海拔数据、道路分布数据，历史数据中的大气颗粒浓度数据为国控站点的10分钟级的大气颗粒浓度数据，AOD数据为10分钟级的AOD数据；

将收集到的历史数据进行预处理形成样本数据集；

其中一个国控站点对应的数据集作为测试集，其他国控站点对应的数据集作为训练集，建立随机森林模型，利用训练集进行随机森林模型的训练，优化调整参数；

应用随机森林模型，输入实时数据，输出实时数据对应的大气颗粒浓度数据，实时数据包括AOD数据以及其他数据，其他数据包括气象数据、植被覆盖数据、海拔数据、道路分布数据；

对输出的大气颗粒浓度数据进行统计，实现对大气颗粒浓度的监测。

2.根据权利要求1所述的基于遥感数据的10分钟级大气颗粒物监测方法，其中，收集历史数据中的大气颗粒浓度数据的过程为：

在监测区域内预先设置空气质量微型站，持续收集监测区域的空气质量微型站安装处的10分钟级的大气颗粒浓度数据，生成由空气质量微型站估计国控站点的大气颗粒浓度数据的随机森林模型，应用该随机森林模型获取10分钟级的国控站点的大气颗粒浓度数据。

3.根据权利要求2所述的基于遥感数据的10分钟级大气颗粒物监测方法，其中，随机森林模型的生成过程包括如下步骤：

同时收集监测区域的空气质量微型站的10分钟级的大气颗粒浓度数据和国控站点的小时级的大气颗粒浓度数据；

生成数量与国控站点的数量相等的随机森林模型，一个随机森林模型对应一个国控站点；

训练随机森林模型，训练时输入小时级的所有空气质量微型站的大气颗粒浓度数据，输出小时级的国控站点的小时级的大气颗粒浓度数据；

应用随机森林模型，输入空气质量微型站的10分钟级的大气颗粒浓度数据，输出10分钟级的国控站点的大气颗粒浓度数据。

4.根据权利要求1所述的基于遥感数据的10分钟级大气颗粒物监测方法，其中，收集改良监测区域对应的AOD数据的过程中，下载由卫星提供的监测区域的10分钟级AOD数据作为原始AOD数据，对原始AOD数据使用形态学处理方法去除距离云层较近的数据，在使用空间插值方法对数据进行插补，得到连续的10分钟级AOD数据。

5.根据权利要求4所述的基于遥感数据的10分钟级大气颗粒物监测方法，其中，所述空间插值方法指使用空间统计插值，将每个数据点的数据修正为对应的空间范围以及时间范围内的所有数据的加权和，加权所用权重用目标数据点到插值中心数据点的标准差的倒数来表示，该标准差的信息由预先获取的查找表获取，所述查找表为一种三维表格，建立映射关系(δ_l，δ_t，D)→σ，其中，

σ表示要查找的目标数据点到中心数据点的标准差；

δ_l表示目标数据点到中心数据点的空间距离，将空间距离的可取值范围划分为多个区间；

δ_t表示目标数据点到中心数据点的时间距离，将时间的可取值范围划分为多个区域；

D表示中心数据点的AOD数值大小，将0到1划分为多个连续的区间；

构建统计表，在统计时根据中心数据点的三个对应数值信息将其归类到表中对应的位置，最后统计得到的结果是表中各个位置数据的平均值。

6.根据权利要求1所述的基于遥感数据的10分钟级大气颗粒物监测方法，其中，预处理的过程为：整合收集到的历史数据时将历史数据按照时间和空间坐标对齐制作成数据集，对数据集进行筛选，对数据集进行异常值剔除，得到样本数据集，

异常值指的是包含有空值的数据，

对齐指的是以大气颗粒浓度数据为基准，将不同数据按时间和空间坐标进行组合，组合过程中

如果数据的时间坐标不对齐，则向前找最近有效时间的数据；

如果数据的空间坐标不对齐，则使用双线性插值法获取具体数据。