PM2.5遙感監(jiān)測(cè)與時(shí)空建模

　　《PM2.5遙感監(jiān)測(cè)與時(shí)空建模》共七章內(nèi)容，具體如下：第1章作為緒論主要表明了AOD遙感數(shù)據(jù)用于PM2.5濃度估算的研究背景與意義，并分析了相應(yīng)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，然后給出了該書的研究目標(biāo)與內(nèi)容，并提出了實(shí)際的技術(shù)路線。第2章介紹了地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)理論和方法。本章概述了地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)的發(fā)展歷史，主要包括傳統(tǒng)的兩點(diǎn)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)及新興的多點(diǎn)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)，并介紹了區(qū)域化變量理論、空間平穩(wěn)性假設(shè)、變異函數(shù)及克里金插值等地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)重要內(nèi)容；給出了該書的重要理論出發(fā)點(diǎn)，即時(shí)空地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)知識(shí)，著重介紹了各類可分離或不可分離協(xié)方差函數(shù)模型，包括度量模型、Cressie-Huang模型、積和模型等，并指出時(shí)空克里金插值與空間克里金插值的不同之處。第3章介紹了研究區(qū)域及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。本章簡述了華東地區(qū)的氣象條件、經(jīng)濟(jì)發(fā)展等情況；介紹了研究所需要的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，包括MODISAOD產(chǎn)品、相對(duì)濕度及大氣邊界層高度數(shù)據(jù)同化產(chǎn)品、AEROENTAOD站點(diǎn)觀測(cè)數(shù)據(jù)及PM2.5濃度站點(diǎn)觀測(cè)數(shù)據(jù)，并給出了相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理方法及環(huán)境。第4章闡述了基于時(shí)空混合效應(yīng)模型的MODISAOD缺失數(shù)據(jù)的優(yōu)估計(jì)實(shí)現(xiàn)流程。首先介紹了時(shí)空混合效應(yīng)模型理論、秩修正平滑估計(jì)方法、基于EM算法的模型參數(shù)估計(jì)以及用于表達(dá)AOD時(shí)空趨勢(shì)的中位數(shù)平滑法。其次給出了MODISAOD數(shù)據(jù)集兩步線性回歸結(jié)果，分季節(jié)和分站點(diǎn)將補(bǔ)全后的MODISAOD與AERONET站點(diǎn)觀測(cè)AOD進(jìn)行了比較，評(píng)價(jià)了相應(yīng)的估計(jì)精度。最后在不同時(shí)間尺度上分析了華東地區(qū)的AOD空間分布特征。第5章作為全書的重點(diǎn)，詳細(xì)介紹了PM2.5濃度的時(shí)空回歸克里金估算模型構(gòu)建、估參與驗(yàn)證過程。首先闡述了考慮PM2.5濃度時(shí)空自相關(guān)性，以AOD、相對(duì)濕度及大氣邊界層高度作為輔助變量的時(shí)空回歸克里金模型的構(gòu)建思路，并且給出了分別用于構(gòu)建各季節(jié)模型的PM2.5濃度、AOD等數(shù)據(jù)的描述性統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果，并展示了各季節(jié)PM2.5濃度的時(shí)空趨勢(shì)提取結(jié)果及殘差時(shí)空變異函數(shù)。最后使用交叉驗(yàn)證法評(píng)價(jià)了模型的估計(jì)精度，并選取代表性站點(diǎn)進(jìn)行了直接觀測(cè)和模型估計(jì)的PM2.5濃度時(shí)間序列對(duì)比分析。最后在不同時(shí)間尺度上分析了華東地區(qū)的PM2.5濃度空間分布特征，并與AOD進(jìn)行對(duì)比分析。第6章介紹了GPU眾核加速的時(shí)空克里金插值并行算法。首先介紹了GPU的硬件架構(gòu)和CUDA并行編程模型。其次闡述了GPU眾核加速的時(shí)空克里金插值并行算法的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，包括內(nèi)核函數(shù)設(shè)計(jì)和時(shí)空最近鄰搜索算法等。最后進(jìn)行了多種空間分辨率格網(wǎng)上的PM2.5濃度殘差項(xiàng)時(shí)空克里金插值實(shí)驗(yàn)，對(duì)比分析了串行、CPU四核并行和GPU眾核并行的算法性能。第7章總結(jié)了該書的主要研究成果，分析了研究工作仍存在的局限與不足，并對(duì)下一步的研究方向進(jìn)行了展望。

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