基于三因子的雾霾数值预报结果的评价方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于三因子的雾霾数值预报结果的评价方法及系统，该方法包括：选取评价区域和评价日期；收集评价区域内的评价日期的多个观测站点的位置坐标以及雾霾观测值；收集评价区域内观测日期的雾霾数值预报结果，并将数值预报结果插值到所述多个观测站点的位置坐标上，得到多个观测站点上的PM2.5含量预报值；根据所述多个观测站点上的PM2.5含量预报值以及雾霾观测值，分别计算数值预报结果的空间集中度得分、空间偏离度得分以及空间相似度得分；综合三个得分进行计算，得到数值预报结果的空间综合得分。本发明专利技术能评价雾霾数值预报结果在选定区域内的准确性。

Evaluation method and system of haze numerical forecast results based on three factors

The present invention discloses an evaluation method and system of haze numerical prediction results based on three factors. The method includes: selecting evaluation area and evaluation date; collecting location coordinates and haze observation values of observation stations of evaluation date in evaluation area; collecting haze numerical prediction results of observation date in evaluation area, and interpolating the numerical prediction results to all of the above. According to the PM2.5 content prediction value and haze observation value of the observation stations, the spatial concentration score, spatial deviation score and spatial similarity score of the numerical prediction results are calculated respectively. The spatial synthesis of the numerical prediction results is obtained by synthesizing the three scores. Score. The present invention can evaluate the accuracy of numerical haze prediction results in selected areas.

【技术实现步骤摘要】
基于三因子的雾霾数值预报结果的评价方法及系统
本专利技术涉及输配电领域及大气环境影响评价领域，尤其涉及一种基于三因子的雾霾数值预报结果的评价方法及系统。
技术介绍
雾霾数值预报是指提前一定时间对一定区域的未来时间内雾霾成分浓度及其空间分布做出预测，一般预测未来0-96小时的雾霾成分浓度及其分布。目前环境科学行业常采取单一观测站的实测值与预报值进行时间序列对比进行预报结果的评价。这种评价方法仅对单一观测站的评价有效，而对于一次雾霾过程的发生、维持与消散的空间整体分布的预测效果无法做出精确的评价。电力调度需要知道雾霾过程的整体水平，从而进行合理的火电厂发电调度，目前的方法无法准确的描述过程性的雾霾数值预报结果的好坏，因此无法进行精准的排放策略制定。
技术实现思路
本专利技术提供一种基于三因子的雾霾数值预报结果的评价方法及系统，以解决目前的雾霾数值预报无法准确的描述过程性的雾霾数值预报结果的好坏的技术问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案为：一种基于三因子的雾霾数值预报结果的评价方法，包括以下步骤：选取评价区域和评价日期；收集评价区域内的评价日期的多个观测站点的位置坐标以及雾霾观测值；收集评价区域内观测日期的雾霾数值预报结果，并将数值预报结果插值到多个观测站点的位置坐标上，得到多个观测站点上的PM2.5含量预报值；根据多个观测站点上的PM2.5含量预报值以及雾霾观测值，分别计算数值预报结果的空间集中度得分、空间偏离度得分以及空间相似度得分；综合三个得分进行计算，得到数值预报结果的空间综合得分。优选地，方法还包括：将评价区域划分为多个网格，收集评价区域内观测日期的雾霾数值预报结果时，获取每个网格点的雾霾数值预报结果。优选地，收集评价区域内的评价日期的多个观测站点的雾霾观测值，包括剔除无效数据，得到有效的雾霾观测值。优选地，将数值预报结果插值到多个观测站点的位置坐标上通过反距离权重方法实现，计算公式为：其中，i表示第i个观测点，dia，dib，dic，did为数值预报结果所在网格点中离第i个观测点最近的四个网格点的距离，Xia，Xib，Xic，Xid则为对应的网格点的雾霾数值预报值。优选地，数值预报结果的空间集中度得分Gm的计算公式为：其中，表示数值预报结果的集中趋势；表示观测值的集中趋势；表示观测值的波动度；np＝3，表示能够接受的数值预报结果与观测值之间的偏差的量级为σO的np倍。优选地，数值预报结果的空间偏离度得分Gv的计算公式为：其中，表示数值预报值的空间偏离度。优选地，数值预报结果的空间相似度得分Gc的计算公式为：Gc＝(cor(XM，XO)+1)/2，其中，cor(XM，XO)表示括号内两个数组XM，XO的相关系数。优选地，到数值预报结果的空间综合得分G的计算公式为：本专利技术还提供一种基于三因子的雾霾数值预报结果的评价系统，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：本专利技术的基于三因子的雾霾数值预报结果的评价方法及系统，从预测结果的空间集中度、偏离度和相似度等3方面综合评价雾霾数值预测结果的准确性，可找到制约预报水平的因素，进而针对该因素提升预报水平，能充分客观地度量雾霾数值预报结果在选定区域内预报结果的准确性。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。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是本专利技术优选实施例的基于三因子的雾霾数值预报结果的评价方法的流程示意图。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。参见图1，本专利技术的基于三因子的雾霾数值预报结果的评价方法，包括以下步骤：选取评价区域和评价日期；收集评价区域内的评价日期的多个观测站点的位置坐标以及雾霾观测值；收集评价区域内观测日期的雾霾数值预报结果，并将数值预报结果插值到多个观测站点的位置坐标上，得到多个观测站点上的PM2.5含量预报值；根据多个观测站点上的PM2.5含量预报值以及雾霾观测值，分别计算数值预报结果的空间集中度得分、空间偏离度得分以及空间相似度得分；综合三个得分进行计算，得到数值预报结果的空间综合得分。上述步骤，从预测结果的空间集中度、偏离度和相似度等3方面综合评价雾霾数值预测结果的准确性，可找到制约预报水平的因素，进而针对该因素提升预报水平，能充分客观地度量雾霾数值预报结果在选定区域内预报结果的准确性。实际实施时，本专利技术还可以进行扩展和优化，以下举例进行说明，实施例仅为了示例说明，不是对技术特征的组合方式进行限制，任何技术特征均可以跨实施例进行合理的组合。实施例1：本实施例的基于三因子的雾霾数值预报结果的评价方法，包括以下步骤：步骤1：选取用于评价数值预报结果的区域。选取的用于评价的区域应当包含一定的雾霾观测站，并且观测站点能持续地开展观测工作并保存观测结果。步骤2：收集评价区域内的雾霾观测点观测数据及站点经纬度，并从收集的数据中选取观测结果有效的n个站点(去除缺测等无效数据)，得到该区域内有效观测数据XO，XO＝(XO1，XO2，...XOi，...XOn)，其中XOi表示第i个观测站点的观测值，n表示评价区域内总共有n个有效的观测站点。步骤3：从雾霾数值预报中收集评价区域中的雾霾数值预报结果。由于雾霾的数值预报结果通常为网格数据(将评价区域划分为多个网格，每个网格点有一个数值预报结果)，而雾霾观测点是不均匀分布在评价区域内的，因此通常需要将雾霾数值预报结果插值到观测点所在位置(经纬度或者坐标位置)。采用反距离权重法的方法，将距离观测点最近的四个网格点上的预测结果插值到观测站点上，从而得到每个观测点上的雾霾预测结果。计算公式如下：其中i表示第i个观测点，dia，dib，dic，did为数值预报结果所在网格点中离第i个观测点最近的四个格点的距离，Xia，Xib，Xic，Xid则为相应网格点的雾霾数值预报值。对于评价区域内的第i个观测点上的雾霾预测结果可表示为XMi。对评价区域内的每一个点进行上述操作，可得到所有观测点上的雾霾预测结果XM，XM＝(XM1，XM2，...XMi，...XMn)，其中XMi表示第i个观测站点的预报值，n表示评价区域内总共有n个观测站点。步骤4：计算评价区域内数值预报结果的空间集中度得分Gm。采用如下公式进行计算：其中max(,)表示取括号中最大的数值；||表示取绝对值；表示数值预报结果的集中趋势；表示观测值的集中趋势；表示观测值的波动度；np，表示能够接受的数值预报结果与观测值之间的偏差的量级为波动度σO的np倍，一般取值为3。Gm的取值范围为[0,1]，当Gm越接近1时，表征雾霾数值预报结果的空间分布整体水平与观测结果的越一致，预测结果准确度越高；其中，当Gm＝1表征雾霾数值预报结果的空间分布整体水平与观测结果完全一致，预测结果的集中度得分最高。当Gm越接近0时，表征雾霾数值预报结果的空间分布整体水平与观测结果一致性越差，预报结果越不准确；当Gm＝0时，表征本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于三因子的雾霾数值预报结果的评价方法，其特征在于，包括以下步骤：选取评价区域和评价日期；收集评价区域内的评价日期的多个观测站点的位置坐标以及雾霾观测值；收集评价区域内观测日期的雾霾数值预报结果，并将数值预报结果插值到所述多个观测站点的位置坐标上，得到多个观测站点上的PM2.5含量预报值；根据所述多个观测站点上的PM2.5含量预报值以及雾霾观测值，分别计算数值预报结果的空间集中度得分、空间偏离度得分以及空间相似度得分；综合三个得分进行计算，得到数值预报结果的空间综合得分。

【技术特征摘要】
1.一种基于三因子的雾霾数值预报结果的评价方法，其特征在于，包括以下步骤：选取评价区域和评价日期；收集评价区域内的评价日期的多个观测站点的位置坐标以及雾霾观测值；收集评价区域内观测日期的雾霾数值预报结果，并将数值预报结果插值到所述多个观测站点的位置坐标上，得到多个观测站点上的PM2.5含量预报值；根据所述多个观测站点上的PM2.5含量预报值以及雾霾观测值，分别计算数值预报结果的空间集中度得分、空间偏离度得分以及空间相似度得分；综合三个得分进行计算，得到数值预报结果的空间综合得分。2.根据权利要求1所述的基于三因子的雾霾数值预报结果的评价方法，其特征在于，所述方法还包括：将评价区域划分为多个网格，收集评价区域内观测日期的雾霾数值预报结果时，获取每个网格点的雾霾数值预报结果。3.根据权利要求2所述的基于三因子的雾霾数值预报结果的评价方法，其特征在于，所述收集评价区域内的评价日期的多个观测站点的雾霾观测值，包括剔除无效数据，得到有效的雾霾观测值。4.根据权利要求2或3所述的基于三因子的雾霾数值预报结果的评价方法，其特征在于，所述将数值预报结果插值到所述多个观测站点的位置坐标上通过反距离权重方法实现，计算公式为：其中，i表示第i个观测点，dia，dib，dic，did为数值预报结果所在网格点...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆佳政，蔡泽林，徐勋建，冯涛，郭俊，李丽，杨莉，
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