一种基于卫星多通道的PM2.5浓度值分布情况获取方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于卫星多通道的PM2.5浓度值分布情况获取方法及系统，包括：确定PM2.5浓度值分布情况待测地点，获取待测地点的历史卫星通道数据集和历史实际观测数据集；根据卫星通道数据集和实际检测数据集建立反演计算模型；获取当前实际检测数据，根据反演计算模型得到地面PM2.5浓度值分布情况以为应对雾霾提供数据支持。本发明专利技术通过卫星的多通道历史数据与历史观测数据，利用BP神经网络建立反演模型，并通过实际观测数据，运用反演模型计算地面的PM2.5浓度值。本发明专利技术的方法对于PM2.5浓度值的计算不存在盲区，计算得到的结果准确，为开展电网应对雾霾提供了坚实的数据基础。

A Method and System for Obtaining Concentration Distribution of PM2.5 Based on Multi-Channel Satellite

【技术实现步骤摘要】
一种基于卫星多通道的PM2.5浓度值分布情况获取方法及系统
本专利技术属于输配电
，具体公开了一种基于卫星多通道的PM2.5浓度值分布情况获取方法及系统。
技术介绍
随着我国化石燃料消费逐年递增，污染排放量也在增大，在冬季，当静稳天气出现时，导致雾霾频频发生，影响人们的身体健康，同时也对社会生产产生影响。PM2.5作为颗粒物是雾霾的主要成分，是雾霾监测的重点，传统的监测方式主要是采用地面站点进行监测，但由于站点分布稀疏，难以覆盖整个区域，往往导致监测“盲区”。由于卫星具有覆盖范围广、连续性好，因此卫星应用于雾霾监测不断发展。但传统卫星监测往往使用辐散传输方程等方法，计算复杂，且受到薄云等干扰，导致监测偏差。随着大数据机器学习技术发展，能够较好的从历史数据库中提取有效的通道信息，建立卫星PM2.5计算模型，开展卫星反演PM2.5计算。
技术实现思路
本专利技术的目的在提供一种基于卫星多通道的PM2.5浓度值分布情况获取方法及系统，以解决现有技术中存在测量盲区以及测量偏差的技术缺陷。为实现上述目的，本专利技术首先提供了一种基于卫星多通道的PM2.5浓度值分布情况获取方法，包括以下步骤：确定PM2.5浓度值分布情况待测地点，获取待测地点的历史卫星通道数据集和历史实际观测数据集；根据卫星通道数据集和实际检测数据集建立反演计算模型；获取当前实际检测数据，根据反演计算模型得到地面PM2.5浓度值分布情况以为应对雾霾提供数据支持。优选地，建立反演计算模型前需要对数据进行有效性筛选，有效性筛选的具体方式为：将数据集中缺失的数据删除，从而获取对于某一时刻数据均齐全的数据集，其中，数据集包括历史卫星通道数据集和历史实际观测数据集。优选地，数据集的数据长度为3年。优选地，在有效性筛选后，建立反演计算模型前，还需要计算卫星每一个通道中的PM2.5敏感值，计算PM2.5敏感值的具体方式为：将PM2.5浓度值进行等级划分；计算每个等级对应时间上通道t的PM2.5浓度值在每一个等级的平均值，并且绘制变化折线图；计算折线图每一段折线的斜率，并取绝对值后求和，作为通道t的敏感值。优选地，通道为36个。优选地，等级包括5个，PM2.5浓度值为0-30时为优；PM2.5浓度值为30-60时为良；PM2.5浓度值为60-100时为轻度污染；PM2.5浓度值为100-150时为中度污染；PM2.5浓度值为150以上时为重度污染。优选地，在计算PM2.5敏感值后，建立反演计算模型前，还需要对卫星的每一个通道进行敏感度筛选，敏感度筛选的具体方式为：将所有通道按照敏感值进行排序；以PM2.5敏感值最大的通道作为基础，将PM2.5敏感值小于基准通道PM2.5敏感值90％的通道数据集删除；将剩余的通道的数据集作为建立反演计算模型的数据集。优选地，上述卫星均为MODIS卫星。依托于上述方法，本专利技术还提出了一种基于卫星多通道的PM2.5浓度值分布情况获取系统，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述任一方法的步骤。本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术通过卫星的多通道历史数据与历史观测数据。利用BP神经网络建立反演模型，并通过实际观测数据，运用反演模型计算地面的PM2.5浓度值。本专利技术的方法对于PM2.5浓度值的计算不存在盲区，计算得到的结果准确，为开展电网应对雾霾提供了坚实的数据基础。2、本专利技术流程简便，能够通过机器学习的方式快速计算地面的PM2.5浓度值。3、本专利技术通用性好，能够用于不同区域，不同类型卫星的PM2.5反演。下面将参照附图，对本专利技术作进一步详细的说明。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术优选实施例提供的一种基于卫星多通道的PM2.5浓度值分布情况获取方法流程图；图2为本专利技术优选实施例提供的计算PM2.5敏感值时构建的变化折线图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明，但是本专利技术可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。本专利技术提供了一种基于卫星多通道的PM2.5浓度值分布情况获取方法，参见图1，包括以下步骤：S1：历史数据收集。确定PM2.5浓度值分布情况待测地点，获取待测地点的历史卫星通道数据集和历史实际观测数据集。确定监测区域A，收集历史上区域A内，某一颗卫星通道数据集S和实际观测数据集O，数据时间长度为T。其中，数据时间长度T为3年。S2：有效数据筛选。对数据进行有效性筛选，有效性筛选的具体方式为：将数据集中缺失的数据删除，从而获取对于某一时刻数据均齐全的数据集，其中，数据集包括历史卫星通道数据集和历史实际观测数据集。对S1收集的数据集，在T时段内，将数据集中缺失的数据删除，从而获取对于某一时刻数据均齐全的数据集。数据集包括卫星通道数据集S1和观测数据O1，其中数据集S1包括k个通道。这里的k＝36，即卫星包括36个通道。具体的操作如下：(1)遍历所有时刻，判断某一时刻观测数据、卫星数据是否都有；(2)如果都有，则为有效数据；(3)如果缺失某一个数据，则该时刻数据删除。S3：通道敏感值计算。计算卫星每一个通道中的PM2.5敏感值，计算PM2.5敏感值的具体方式为：S301：将PM2.5浓度值进行等级划分。等级包括5个，PM2.5浓度值为0-30时为优；PM2.5浓度值为30-60时为良；PM2.5浓度值为60-100时为轻度污染；PM2.5浓度值为100-150时为中度污染；PM2.5浓度值为150以上时为重度污染。S302：计算五个等级对应时间上通道1的PM2.5浓度值在每一个等级的平均值，并且绘制变化折线图。参见图2，图2为计算五个等级对应时间上t通道在每一个等级的平均值，并且绘制成的变化折线图。对应时间的时间长度可以根据PM2.5观测序列的长短确定，本实施例中时间长度为3年。S303：计算折线图每一段折线的斜率，并取绝对值后求和，作为通道1的敏感值。最后重复S3计算所有通道2-通道36的敏感值。表1为36个通道斜率值，即36个通道的PM2.5敏感值。表136个通道斜率值通道斜率值通道斜率值通道斜率值通道斜率值14.20111.76210.38310.8121.27124.15220.27323.9734.07132.93232.65331.5641.22142.75243.90342.6454.65154.59254.67350.8361.75161.43260.65361.5370.98173.79272.8481.26183.77282.3593.08191.90290.06102.37202.84301.69S4：敏感通道筛选。对卫星的每一个通道进行敏感度筛选，敏感度筛选的具体方式为：S401：将所有通道按照敏感值进行排序。S402：以PM2.5敏感值最大的通道作为基础，将PM2.5敏感值小于基准通道PM2.5敏感值90％的通道数据集删除；S403：将剩余的通道的数据集作为建立反演计算模型的数据集。对T时间内的通道值进行两两相关，并根据S3计算的通道敏感值，进行排序。对于排序在第一位的通道进行选取，并删除后面相关置信度超过90％的通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于卫星多通道的PM2.5浓度值分布情况获取方法，其特征在于，包括以下步骤：确定PM2.5浓度值分布情况待测地点，获取所述待测地点的历史卫星通道数据集和历史实际观测数据集；根据所述卫星通道数据集和所述实际检测数据集建立反演计算模型；获取当前实际检测数据，根据所述反演计算模型得到地面PM2.5浓度值分布情况以为应对雾霾提供数据支持。

【技术特征摘要】
1.一种基于卫星多通道的PM2.5浓度值分布情况获取方法，其特征在于，包括以下步骤：确定PM2.5浓度值分布情况待测地点，获取所述待测地点的历史卫星通道数据集和历史实际观测数据集；根据所述卫星通道数据集和所述实际检测数据集建立反演计算模型；获取当前实际检测数据，根据所述反演计算模型得到地面PM2.5浓度值分布情况以为应对雾霾提供数据支持。2.根据权利要求1所述的一种基于卫星多通道的PM2.5浓度值分布情况获取方法，其特征在于，建立反演计算模型前需要对数据进行有效性筛选，有效性筛选的具体方式为：将数据集中缺失的数据删除，从而获取对于某一时刻数据均齐全的数据集，其中，数据集包括历史卫星通道数据集和历史实际观测数据集。3.根据权利要求2所述的一种基于卫星多通道的PM2.5浓度值分布情况获取方法，其特征在于，所述数据集的数据长度为3年。4.根据权利要求2所述的一种基于卫星多通道的PM2.5浓度值分布情况获取方法，其特征在于，在有效性筛选后，建立反演计算模型前，还需要计算卫星每一个通道中的PM2.5敏感值，计算PM2.5敏感值的具体方式为：将PM2.5浓度值进行等级划分；计算每个等级对应时间上通道t的PM2.5浓度值在每一个等级的平均值，并且绘制变化折线图；计算所述折线图每一段折线的斜率，并取绝对值后求和，作为通道t的敏感值。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：陆佳政，冯涛，蔡泽林，徐勋建，邸悦伦，
申请(专利权)人：国网湖南省电力有限公司，国网湖南省电力有限公司防灾减灾中心，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43