CN107038236A - 一种空气质量数据可视化*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种空气质量数据可视化***，包括数据采集模块、数据处理模块、数据存储模块、城市的空气质量数据线条展示模块，城市的空气质量数据地图展示模块和城市的空气质量数据日历展示模块。本发明的一种空气质量数据可视化***，基于平行坐标、日历图、时间序列图和GIS百度地图信息可视化技术手段处理，较好地对空气质量数据进行分类、分析处理，可以为管理部门提供决策支持。基于本发明的一种空气质量数据可视化***可以进行超标污染物分析，通过对比日历图，可以获得主要和超标污染物情况。

Description

一种空气质量数据可视化***
技术领域
本发明涉及一种空气质量***，特别涉及一种空气质量数据可视化***。
背景技术
随着人们生活水平的不断提高，空气污染问题日益受到重视并急需解决。如何对繁杂而庞大的空气质量数据进行有效的分析和处理已经成为一个重要的问题。从每次空气质量报告中，可以看到我国有些地区的空气污染情况不容忽视，同时，从手机APP市场，我们可以看到关于环境监测的APP日益增多，人们对空气质量问题的关注也显著提高。但是，目前的空气质量管理***没有很好的关注数据可视化，不能够直观的展示对用户有益的数据，也是当前急待解决的问题。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，提供了一种空气质量数据可视化***，基于平行坐标、日历图、时间序列图和GIS百度地图信息技术处理的可视化技术设计，较好地对空气质量数据进行分类、分析处理。
为了实现上述目的，一种空气质量数据可视化***，包括数据采集模块，根据站点和城市实时获取其对应的空气质量污染程度的颗粒物(PM2.5)、可吸入颗粒物(PM10)、SO2、NO2、O3和CO；
数据处理模块，根据城市主键计算其对应的空气质量指数(AQI)、PM25_24h、PM10_24h、SO2_24h、NO2_24h、CO_24h、O3_8h和O3_24h，其中，
其中：I为分空气质量指数，即AQI，输出值；C为污染物浓度，输入值；Clow小于或等于C的浓度限值，常量；Chigh大于或等于C的浓度限值，常量；Ilow对应于Clow的指数限值，常量；Ihigh对应于Chigh的指数限值，常量；在获得各个分空气质量指数后，然后根据公式(2)计算获得空气质量指数：
AQI＝max{IAQI1，IAQI2，……，IAQIn} (2)
数据存储模块，将数据采集模块和数据存储模块获取的数据进行存储备用，其中数据存储模块设有城市信息数据表、站点信息数据表、城市空气质量数据表和站点空气质量数据表；
城市的空气质量数据线条展示模块，根据城市名称、开始时间和结束时间获取对应的城市的空气质量数据展示图，使用平行坐标的方式，对比每种污染物在一个星期内，每小时的变化趋势走向，然后通过求取平均值的方式，通过城市的空气质量数据展示模块展示，得到各污染物之间的关联关系；
城市的空气质量数据地图展示模块，通过AQI着色和PUL两种着色标准进行可视化图形的着色，通过内置的GIS地图数据，在地图上通过不同着色显示对应的城市的空气质量数据信息；
城市的空气质量数据日历展示模块，获得数据后，根据AQI着色标准设置相应的颜色，对日历图下方的单选按钮进行JS事件监听，选择不同监测项，将对应监测项的值渲染到日历图中。
作为上述方案的进一步优化，所述的城市信息数据表包括数据项：号码(主键)、城市名称、经度和维度，所述号码(主键)逐增1排序；所述的站点信息数据表包括数据项：号码(主键)、站点名称和城市名称，所述号码(主键)逐增1排序，且通过城市名称与所述的城市信息数据表进行数据联络。
作为上述方案的进一步优化，所述的城市信息数据表中初始化356条信息，涉及356个城市名称及其对应的经度和维度数据。
作为上述方案的进一步优化，所述的站点信息数据表中初始化1437条信息，涉及1437个站点及其对应的城市名称。
作为上述方案的进一步优化，所述的城市空气质量数据表包括数据项：城市名称、AQI、PM2.5、PM25_24h、PM10、PM10_24h、SO2、SO2_24h、NO2、NO2_24h、CO、CO_24h、O3、O3_8h和O3_24h。
作为上述方案的进一步优化，所述的站点空气质量数据表包括数据项：站点名称、AQI、PM2.5、PM25_24h、PM10、PM10_24h、SO2、SO2_24h、NO2、NO2_24h、CO、CO_24h、O3、O3_8h和O3_24h。
作为上述方案的进一步优化，PUL着色标准中浅灰代表CO，浅绿代表O3，深蓝代表NO2，棕色代表SO2，黑色代表PM10，深灰代表PM2.5。
作为上述方案的进一步优化，城市的空气质量数据地图展示模块，利用百度地图接口来实现的，调用后端API接口获得站点和城市空气质量数据，在程序中通过回调方法进行取得每个监测点的经纬度，将每个具体点在网页上显示。
与现有技术相比，本发明的一种空气质量数据可视化***的有益效果如下：
1、本发明的一种空气质量数据可视化***，基于平行坐标、日历图、时间序列图和GIS百度地图信息可视化技术手段处理，较好地对空气质量数据进行分类、分析处理，可以为管理部门提供决策支持。
2、本发明的一种空气质量数据可视化***实现高维数据可视化，通过使用平行坐标的方式将高维数据展现出来；让人们可以非常清楚看到可视化的效果，便于更快速，更准确的分析原始数据。
3、本发明的一种空气质量数据可视化***实现空间信息可视化，利用GIS百度地图，将全国城市某一时刻空气质量数据显示出来；让这些数据更直观的为科研或决策者服务。
4、本发明的一种空气质量数据可视化***实现时序信息可视化，通过使用时间序列图，将某个城市在一段时间的监测项变化显现出来。
5、基于本发明的一种空气质量数据可视化***可以进行超标污染物分析：通过对比日历图，可以获得主要和超标污染物情况；基于本发明的一种空气质量数据可视化***还可以进行多地域空气情况对比分析，通过在某一城市的相同时刻查看所有的监测点情况，分析获得结论。
附图说明
图1为本发明的一种空气质量数据可视化***的结构模块框图。
图2使用本发明的一种空气质量数据可视化***的对2016年1月1日-7日的Pm10变化趋势监测图。
图3使用本发明的一种空气质量数据可视化***的对2016年1月1日-7日的Pm2.5变化趋势监测图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。
参见图1，本发明公开了一种空气质量数据可视化***，包括数据采集模块、数据处理模块、数据存储模块、城市的空气质量数据线条展示模块，城市的空气质量数据地图展示模块和城市的空气质量数据日历展示模块。
其中，数据采集模块，根据站点和城市实时获取其对应的空气质量污染程度的颗粒物(PM2.5)、可吸入颗粒物(PM10)、SO2、NO2、O3和CO；具体参见表1，
表1监测污染物
数据处理模块，根据城市主键计算其对应的空气质量指数(AQI)，PM25_24h、PM10_24h、SO2_24h、NO2_24h、CO_24h、O3_8h和O3_24h，其中，
其中：I为分空气质量指数，即AQI，输出值；C为污染物浓度，输入值；Clow小于或等于C的浓度限值，常量；Chigh大于或等于C的浓度限值，常量；Ilow对应于Clow的指数限值，常量；Ihigh对应于Chigh的指数限值，常量；在获得各个分空气质量指数后，然后根据公式(2)计算获得空气质量指数：
AQI＝max{IAQI1，IAQI2，……，IAQIn} (2)
数据存储模块，将数据采集模块和数据存储模块获取的数据进行存储备用，其中数据存储模块设有城市信息数据表、站点信息数据表、城市空气质量数据表和站点空气质量数据表。城市信息数据表包括数据项：号码(主键)、城市名称、经度和维度，所述号码(主键)逐增1排序；所述的站点信息数据表包括数据项：号码(主键)、站点名称和城市名称，所述号码(主键)逐增1排序，且通过城市名称与所述的城市信息数据表进行数据联络。本发明的优先实施例中，城市信息数据表中初始化356条信息，涉及356个城市名称及其对应的经度和维度数据。站点信息数据表中初始化1437条信息，涉及1437个站点及其对应的城市名称。城市空气质量数据表包括数据项：城市名称、AQI、PM2.5、PM25_24h、PM10、PM10_24h、SO2、SO2_24h、NO2、NO2_24h、CO、CO_24h、O3、O3_8h和O3_24h。其中，PM25_24h、PM10、PM10_24h、SO2、SO2_24h、 NO2、NO2_24h、CO、CO_24h、O3和O3_24h表示对应污染物24小时的平均值，O3_8h表示O3的8小时平均值。站点空气质量数据表包括数据项：站点名称、AQI、PM2.5、PM25_24h、PM10、PM10_24h、SO2、SO2_24h、NO2、NO2_24h、CO、CO_24h、O3、O3_8h和O3_24h。
城市的空气质量数据线条展示模块，根据城市名称、开始时间和结束时间获取对应的城市的空气质量数据展示图，使用平行坐标的方式，对比每种污染物在一个星期内，每小时的变化趋势走向，然后通过求取平均值的方式，通过城市的空气质量数据展示模块展示，得到各污染物之间的关联关系。
城市的空气质量数据地图展示模块，通过AQI着色和PUL两种着色标准进行可视化图形的着色，通过内置的GIS地图数据，在地图上通过不同着色显示对应的城市的空气质量数据信息。其中，PUL着色标准中浅灰代表CO，浅绿代表O3，深蓝代表NO2，棕色代表SO2，黑色代表PM10，深灰代表PM2.5。本发明的优先实施例中，城市的空气质量数据地图展示模块，利用百度地图接口来实现的，调用后端API接口获得站点和城市空气质量数据，在程序中通过回调方法进行取得每个监测点的经纬度，将每个具体点在网页上显示。
城市的空气质量数据日历展示模块，获得数据后，根据AQI着色标准设置相应的颜色，对日历图下方的单选按钮进行JS事件监听，选择不同监测项，将对应监测项的值渲染到日历图中。
使用本发明的一种空气质量数据可视化***，基于2016年01月01日到2016年01月31日每小时的空气质量数据，进行分析处理得到：
(1)使用本发明***一种空气质量数据可视化***中的城市的空气质量数据线条展示模块分得出的PM2.5、PM10、SO2、NO2、O3和CO一周的变化趋势图，容易推到出：NO2和O3以及SO2和O3之间，存在着明显的X型分布，所以它们之间是存在着负相关关系，这也是与化学原理符合的，强氧化剂O3与SO2和NO2是会发生氧化还原反应的。PM2.5和PM10之间是存在强线性关系，这是因为PM2.5指的是空气中颗粒物小于直径2.5um,而PM10指直径小于10um的不可吸入颗粒物，所以PM10是包含PM2.5的。参见图2和图3，图2使用本发明的一种空气质量数据可视化***的对2016年1月1日-7日的Pm10变化趋势监测图。图3使用本发明的一种空气质量数据可视化***的对2016年1月1日-7日的Pm2.5变化趋势监测图。
(2)使用本发明***一种空气质量数据可视化***中，为了能够分析出不同地区和时间段的首要污染物和超标污染物，根据需要选择不同城市和时间段。从日历图中，可以清楚地看到每个监测项的分布情况，只需要依次和AQI的分布情况进行对比，当其和AQI分布最为相似时，则为首要污染物，当其大部分颜色不为黄或绿时，则为超标污染物。
(3)使用本发明***一种空气质量数据可视化***中，通过选择不同时间段和地域的空气质量情况，在GIS百度地图中显示出具体城市的每个具体站点信息，进行多地域空气质量对比分析。
本发明的一种空气质量数据可视化***实现高维数据可视化[，通过使用平行坐标的方式将高维数据展现出来；让人们可以非常清楚看到可视化的效果，便于更快速，更准确的分析原始数据。本发明的一种空气质量数据可视化***实现空间信息可视化，利用GIS百度地图，将全国城市某一时刻空气质量数据显示出来；让这些数据更直观的为科研或决策者服务。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种空气质量数据可视化***，其特征在于，包括数据采集模块，根据站点和城市实时获取其对应的空气质量污染程度的颗粒物(PM2.5)、可吸入颗粒物(PM10)、SO2、NO2、O3和CO；
数据处理模块，根据城市主键计算其对应的空气质量指数(AQI)，PM25_24h、PM10_24h、SO2_24h、NO2_24h、CO_24h、O3_8h和O3_24h，其中，
其中：I为分空气质量指数，即AQI，输出值；C为污染物浓度，输入值；Clow小于或等于C的浓度限值，常量；Chigh大于或等于C的浓度限值，常量；Ilow对应于Clow的指数限值，常量；Ihigh对应于Chigh的指数限值，常量；在获得各个分空气质量指数后，然后根据公式(2)计算获得空气质量指数：
AQI＝max{IAQI1，IAQI2，……，IAQIn} (2)
数据存储模块，将数据采集模块和数据存储模块获取的数据进行存储备用，其中数据存储模块设有城市信息数据表、站点信息数据表、城市空气质量数据表和站点空气质量数据表；
城市的空气质量数据线条展示模块，根据城市名称、开始时间和结束时间获取对应的城市的空气质量数据展示图，使用平行坐标的方式，对比每种污染物在一个星期内，每小时的变化趋势走向，然后通过求取平均值的方式，通过城市的空气质量数据展示模块展示，得到各污染物之间的关联关系；
城市的空气质量数据地图展示模块，通过AQI着色和PUL两种着色标准进行可视化图形的着色，通过内置的GIS地图数据，在地图上通过不同着色显示对应的城市的空气质量数据信息；
城市的空气质量数据日历展示模块，获得数据后，根据AQI着色标准设置相应的颜色，对日历图下方的单选按钮进行JS事件监听，选择不同监测项，将对应监测项的值渲染到日历图中。
2.根据权利要求1所述的空气质量数据可视化***，其特征在于：所述的城市信息数据表包括数据项：号码(主键)、城市名称、经度和维度，所述号码(主键)逐增1排序；所述的站点信息数据表包括数据项：号码(主键)、站点名称和城市名称，所述号码(主键)逐增1排序，且通过城市名称与所述的城市信息数据表进行数据联络。
3.根据权利要求1或2所述的空气质量数据可视化***，其特征在于：所述的城市信息数据表中初始化356条信息，涉及356个城市名称及其对应的经度和维度数据。
4.根据权利要求1或2活3所述的空气质量数据可视化***，其特征在于：所述的站点信息数据表中初始化1437条信息，涉及1437个站点及其对应的城市名称。
5.根据权利要求1所述的空气质量数据可视化***，其特征在于：所述的城市空气质量数据表包括数据项：城市名称、AQI、PM2.5、PM25_24h、PM10、PM10_24h、SO2、SO2_24h、NO2、NO2_24h、CO、CO_24h、O3、O3_8h和O3_24h。
6.根据权利要求1所述的空气质量数据可视化***，其特征在于：所述的站点空气质量数据表包括数据项：站点名称、AQI、PM2.5、PM25_24h、PM10、PM10_24h、SO2、SO2_24h、NO2、NO2_24h、CO、CO_24h、O3、O3_8h和O3_24h。
7.根据权利要求1所述的空气质量数据可视化***，其特征在于：PUL着色标准中浅灰代表CO，浅绿代表O3，深蓝代表NO2，棕色代表SO2，黑色代表PM10，深灰代表PM2.5。
8.根据权利要求1所述的空气质量数据可视化***，其特征在于：城市的空气质量数据地图展示模块，利用百度地图接口来实现的，调用后端API接口获得站点和城市空气质量数据，在程序中通过回调方法进行取得每个监测点的经纬度，将每个具体点在网页上显示。
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