本发明专利技术公开了一种耦合景观格局的臭氧浓度预测模型，以取样后城市景观格局的指标值为基础数据构建臭氧浓度多元回归模型模块，该多元回归模型模块的输入端与共线性分析单元的输出端连接，共线性分析单元的输入端与数据处理单元的输出端连接，数据处理单元与数据验证单元实现双向连接，共线性分析单元的输出端与相关性分析单元的输入端连接，本发明专利技术涉及臭氧浓度预测技术领域。该耦合景观格局的臭氧浓度预测模型，通过插值技术获得空间分布的臭氧浓度值，同时划定不同的缓冲区范围，测定该范围的臭氧值，基于不同缓冲区对臭氧值进行相关性分析与多元回归建模，从而确定一个合适的缓冲区范围探究城市景观指数与臭氧浓度之间的相关关系，进而实现基于景观格局的臭氧浓度预测。测。测。
【技术实现步骤摘要】
一种耦合景观格局的臭氧浓度预测模型
[0001]本专利技术涉及臭氧浓度预测
，具体为一种耦合景观格局的臭氧浓度预测模型。
技术介绍
[0002]近年来，随着工业化、城镇化进程的不断加快，城市市近地面臭氧浓度呈现日益上升趋势，导致臭氧污染形势日趋严重，引起了政府和人民群众的广泛关注。近地面臭氧污染会加重呼吸疾病、损害肺功能，引发胸疼、恶心、疲乏等症状，给人体健康造成极大危害，严重时还会造成死亡事件。臭氧污染并不像灰霾一样人眼能够看得见，因此很容易被忽视，而且控制难度非常大，所以在大气污染治理中，臭氧污染将会是相关部门首先要解决的难题，而越早进行臭氧污染的治理就对大气环境越为有利。
[0003]研究表明，人为污染排放是臭氧浓度升高的主要原因之一，而那些人为污染排放较严重的地区，如工业区、人口密集地区、城市中心等，臭氧污染更为集中，且浓度也相对较高。这些地区由复杂的城市景观构成，如参差起伏的建筑景观、纵横交错的交通用地等，这些复杂的景观格局会对大气污染物浓度起到很大的分异作用，在改变空气运动的同时也会极大地影响大气污染物的扩散，而目前大多数研究仅从政策、排放端治理、道路移动端治理、技术开发层面对臭氧污染进行治理。但近年来，随着人口增长、经济发展，建设用地面积持续增长，城市景观格局不断变化，所以研究城市景观格局对臭氧污染的影响，对于实现健康发展与区域生态安全有着重要的意义。
[0004]总结有关城市景观格局与大气污染相关研究可以发现，多集中于城市景观格局要素与大气颗粒物浓度的影响作用方面，而有关臭氧污染与景观格局相关关系的研究比较少见，其中关于臭氧浓度的影响因素的研究大部分集中在前体物、气候和地形方面，而在城市格局方面相关研究较少，而随着城市景观格局的不断变化，臭氧浓度带来的危害始终存在，为此，特提出一种耦合景观格局的臭氧浓度预测模型，用于根据城市景观格局来对臭氧浓度进行预测。
技术实现思路
[0005](一)解决的技术问题
[0006]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种耦合景观格局的臭氧浓度预测模型，解决了常规的臭氧浓度预测很少对景观格局进行分析的问题。
[0007](二)技术方案
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种耦合景观格局的臭氧浓度预测模型，以取样后城市景观格局的指标值为基础数据构建的多元回归模型模块，所述多元回归模型模块的输入端与共线性分析单元的输出端连接，所述共线性分析单元的输入端与数据处理单元的输出端连接，所述数据处理单元与数据验证单元实现双向连接，所述共线性分析单元的输出端与相关性分析单元的输入端连接，所述多元回归模型模块和相关性分
析单元均与模型预测单元实现双向连接；
[0009]所述共线性分析单元对所有景观格局指标进行共线性分析，用于排除自变量之间的相关性；
[0010]所述数据处理单元选择不同范围的缓冲区，并对不同缓冲区范围内的臭氧值进行计算，用于确定一个合适的缓冲区范围探究城市景观指数与臭氧浓度之间的相关关系；
[0011]所述数据验证单元通过不同空间插值技术，获得臭氧污染的连续空间分布结果，进一步地对基于数据处理单元中获取的臭氧值进行分析验证，用于获得预测精度较高的计算方式，支撑缓冲区臭氧值的计算；
[0012]所述相关性分析单元对共线性分析单元中获取的指标值进行分析，用于获取指标值和臭氧浓度之间相互关系的密切程度和变化趋势；
[0013]所述模型预测单元以图表的形式对数据进行排列，明确变量和臭氧浓度之间的关系，用于预测臭氧浓度。
[0014]通过采用上述技术方案，对城市景观格局进行取样，并对取样后的景观格局的大量指标值进行计算，经过共线性分析后筛选出有效的指标值后，构成具有预测效果的多元回归模型。
[0015]本专利技术进一步设置为：所述数据处理单元包括缓冲区划分模块、臭氧值计算模块、均值计算模块和优解选择模块，所述缓冲区划分模块的输出端与臭氧值计算模块的输入端连接，所述臭氧值计算模块的输出端与均值计算模块的输入端连接，所述均值计算模块的输出端与优解选择模块的输入端连接。
[0016]通过采用上述技术方案，对缓冲区的臭氧浓度均值进行计算，作为基础数据。
[0017]本专利技术进一步设置为：所述数据验证单元包括插值计算模块、处理结果导入模块、实际值比较模块和最优解导出模块，所述插值计算模块的输出端与处理结果导入模块的输入端连接，所述处理结果导入模块的输出端与实际值比较模块的输入端连接，所述实际值比较模块的输出端与最优解导出模块的输入端连接。
[0018]通过采用上述技术方案，利用克里金插值法与反距离权重插值法分别对臭氧浓度进行计算，提供数据比较基础。
[0019]本专利技术进一步设置为：所述插值计算模块采用克里金插值法与反距离权重插值法进行计算，其中克里金插值法的公式为：
[0020][0021]式中，为未知点的臭氧浓度，Z
i
为已知点i处的臭氧浓度，λ
i
为点i处的权重值；
[0022]所述反距离权重插值法的公式为：
[0023][0024]其中，Z(x0)为未知点x0处的臭氧浓度，Z(x
i
)为已知点x
i
处的臭氧浓度，n为样点的数量，λ为样点的权重值，其计算公式为：
[0025][0026]式中d
i0
为各插值点与样本点之间的距离，p是样本点与插值点之间距离的幂。
[0027]通过采用上述技术方案，样本点在预测过程中受p值的影响，p值越大，插值效果越好越平滑。
[0028]本专利技术进一步设置为：所述共线性分析单元包括土地分类整合模块、指标设定模块、指标值计算模块、共线性筛选模块和指标确定模块，所述土地分类整合模块的输出端与指标设定模块的输入端连接，所述指标设定模块的输出端与指标值计算模块的输入端连接，所述指标值计算模块的输出端与共线性筛选模块的输入端连接，所述共线性筛选模块的输出端与指标确定模块的输入端连接。
[0029]通过采用上述技术方案，在进行逐步多元回归之前，对各景观格局指数进行共线性分析，排除自变量之间的相关性，将真正具有指示意义的景观格局指数作为回归模型的指标，确保回归模型的真实性。
[0030]本专利技术进一步设置为：所述指标设定模块具体包括斑块个数NP、斑块密度PD、平均形状指数SHAPE_MN、平均斑块分维数FRAC_MN、平均边缘面积比PARA_MN香农多样性指数SHDI、香农均度指数SHEI、景观形状指数LSI、蔓延度CONTAG、斑块结合度COHESION、景观分割度DIVISION、有效粒度尺寸MESH、分离度指数SPLIT和斑块聚合度AI。
[0031]通过采用上述技术方案，借助Fragstats软件来计算获得景观指数，利用不同类型用地上大量的指标值来提供研究数据，保证预测模型的合理有效，且可以从定量角度综合描述景观格局特点，包括景观的排列方式、空间组合、组成成分等，据此可以对景本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种耦合景观格局的臭氧浓度预测模型，其特征在于：以取样后城市景观格局的指标值为基础数据构建的多元回归模型模块(1)，所述多元回归模型模块(1)的输入端与共线性分析单元(2)的输出端连接，所述共线性分析单元(2)的输入端与数据处理单元(3)的输出端连接，所述数据处理单元(3)与数据验证单元(4)实现双向连接，所述共线性分析单元(2)的输出端与相关性分析单元(5)的输入端连接，所述多元回归模型模块(1)和相关性分析单元(5)均与模型预测单元(6)实现双向连接；所述共线性分析单元(2)对所有景观格局指标进行共线性分析，用于排除自变量之间的相关性；所述数据处理单元(3)选择不同范围的缓冲区，并对不同缓冲区范围内的臭氧值进行计算，用于确定一个合适的缓冲区范围探究城市景观指数与臭氧浓度之间的相关关系；所述数据验证单元(4)通过不同空间插值技术，获得臭氧污染的连续空间分布结果，进一步地对基于数据处理单元(3)中获取的臭氧值进行分析验证，用于获得预测精度较高的计算方式，进一步支撑缓冲区臭氧值的计算；所述相关性分析单元(5)对共线性分析单元(2)中获取的指标值进行分析，用于获取指标值和臭氧浓度之间相互关系的密切程度和变化趋势；所述模型预测单元(6)以图表的形式对数据进行排列，明确变量和臭氧浓度之间的关系，用于预测臭氧浓度。2.根据权利要求1所述的一种耦合景观格局的臭氧浓度预测模型，其特征在于：所述数据处理单元(3)包括缓冲区划分模块(7)、臭氧值计算模块(8)、均值计算模块(9)和优解选择模块(10)，所述缓冲区划分模块(7)的输出端与臭氧值计算模块(8)的输入端连接，所述臭氧值计算模块(8)的输出端与均值计算模块(9)的输入端连接，所述均值计算模块(9)的输出端与优解选择模块(10)的输入端连接。3.根据权利要求1所述的一种耦合景观格局的臭氧浓度预测模型，其特征在于：所述数据验证单元(4)包括插值计算模块(11)、处理结果导入模块(12)、实际值比较模块(13)和最优解导出模块(14)，所述插值计算模块(11)的输出端与处理结果导入模块(12)的输入端连接，所述处理结果导入模块(12)的输出端与实际值比较模块(13)的输入端连接，所述实际值比较模块(13)的输出端与最优解导出模块(14)的输入端连接。4.根据权利要求3所述的一种耦合景观格局的臭氧浓度预测模型，其特征在于：所述插值...
【专利技术属性】
技术研发人员：温宥越，林锦耀，王旻之，蔡建武，梁旻轩，潘翠红，冯丽晶，
申请(专利权)人：生态环境部华南环境科学研究所，
类型：发明
国别省市：
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