全国空气质量监测站点数据分析：从原始数据到空间可视化

随着工业化和城市化进程的加快，空气污染问题日益成为影响公众健康和社会可持续发展的关键因素之一。近年来，频繁出现的雾霾天气不仅对人们的日常生活造成了困扰，更对公共健康构成了严重威胁。因此，准确监测和分析空气质量变化趋势，对于制定有效的环境治理政策及预防空气污染带来的健康风险具有至关重要的意义。

本研究的数据来源于学者王晓磊在其个人主页上公开分享的历史空气质量数据集。这些数据最初由“中国环境监测总站”的全国城市空气质量实时发布平台提供，涵盖了全国范围内多个城市的长期空气质量记录。王晓磊基于原始数据进行了系统化的整理与清洗，并以易于获取的形式对外公开，为学术界和工业界提供了宝贵的研究资源。

在本研究中，我们利用王晓磊提供的丰富数据资源，结合地理信息系统（GIS）技术，对全国主要城市的空气质量状况进行了深入分析。通过对每日逐时空气质量数据进行处理，我们计算得到了各监测站点的日均空气质量指标值，并进一步探讨了不同污染物浓度的空间分布特征及其随时间的变化规律。此外，本研究还特别关注了15个具体空气质量指标，包括细颗粒物（PM2.5）、可吸入颗粒物（PM10）、二氧化硫（SO₂）、二氧化氮（NO₂）、一氧化碳（CO）、臭氧（O₃）等常见污染物的浓度水平及其相互关系。

第一章：数据来源

原始数据来源于学者王晓磊个人主页上分享的数据，网址为：中国空气质量历史数据 | 中国气象历史数据 | 北京市空气质量历史数据

数据下载地址：

第二章：数据说明

原始空气质量数据按照日期进行划分存储。这意味着每一天的数据都被单独保存在一个文件中，每个文件包含了该日全国所有监测站点的所有空气质量指标的逐时记录，以2025年5月1日为例，我们可以下载当天的数据文件（如https://quotsoft.net/air/data/china_sites_20250501.csv），该文件中包含了所有监测站点在这一天内每个小时记录的各项空气质量指标值。这个文件中的每一行代表一个特定时间点（精确到小时）下某个监测站点的空气质量数据；

除了每日空气质量数据外，还提供了一个包含所有监测站点经纬度坐标的文件，该文件中列出了每个站点的唯一标识符、名称及对应的地理坐标信息，这对于将空气质量数据映射到地图上进行空间分析至关重要，我们找到最新日期的站点列表文件即可；

包含了全国各空气质量监测站点的基本信息及其地理坐标（经纬度）；

在学者王晓磊个人主页上对15个具体指标的数据类型和单位有如下说明，以下是这些指标的详细描述，包括它们的数据类型和单位；

第三章：数据可视化

为了将空气质量数据与空气质量监测站点的基础信息进行整合，这里以AQI数据为例，首先需要对 AQI 数据进行整理。具体操作为：从 AQL数据表中选中并复制所需的数据列，随后打开“站点列表”表格文件，在合适的位置执行粘贴操作，并选择“转置”选项；

为了将带有经纬度坐标的空气质量监测站点数据可视化为地图上的点要素，可以在 ArcGIS 软件中进行"显示 XY 数据"的操作。该方法适用于导入包含xy的表格型数据，将其转换为可空间分析的地图点图层；

接下来，在内容列表中，右键点击刚刚生成的点图层，选择"属性"→"符号系统"，选择"分级色彩",在"数值字段"下拉菜单中选择AQI，分类方法选择"自然断点法"；

在完成数据准备、坐标转换、属性关联等前期处理工作之后，最终目的是将空气质量监测站点的空间分布及其对应的空气质量指标以直观的方式呈现出来了；

接下来，我们进行看图说话：

我国的空气质量呈现出显著的地域性差异，这种差异主要受到经济发展模式、产业结构、气象条件及地形地貌等多种因素的影响。以下是基于不同地理区域特征对全国空气质量状况的总结：

1. 华北地区：作为重工业集中区，加上冬季取暖期间大量使用煤炭，导致PM2.5和PM10浓度较高，尤其是在京津冀及其周边地区，雾霾天气频发，AQI值常处于中度至重度污染水平。

2. 东北地区：传统重工业基地，冬季供暖需求大，燃煤排放严重。虽然近年来有所改善，但空气质量仍面临挑战，同时受跨境传输影响较大。

3. 华东地区：经济发达且人口密集，机动车尾气排放、建筑施工扬尘及工业废气是主要污染源。特别是长三角城市群，夏季O₃污染问题突出，但整体上通过严格治理，PM2.5和PM10浓度逐年下降。

4. 华南地区：气候温暖湿润，降水充沛，有利于污染物自然沉降，空气质量相对较好。然而，在大城市如广州、深圳等地，机动车尾气排放依然是主要污染源之一，夏季可能出现局部轻度污染。

5. 西南地区：盆地结构的城市如成都、重庆易形成“锅盖效应”，冬季PM2.5浓度偏高；而山区和农村地区由于森林覆盖率高，自然净化能力强，空气质量良好。

6. 西北地区：风沙天气频发，颗粒物污染是一个显著问题，特别是在春季沙尘暴期间。部分城市因煤炭为主的能源消耗结构，也对当地空气质量有一定影响。

7. 青藏高原地区：拥有极佳的生态环境，空气质量通常非常好，但由于旅游业发展和基础设施建设推进，局部地区可能受到影响。

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