青城清气 —— 呼和浩特市 PM2.5 智能监测、预测与污染干预决策系统

面向 CTB（China Thinks Big）环境健康方向 的研究型 Web 平台，目标是构建：

监测 → 分析 → 预测 → 干预 → 评估 闭环系统。

当前版本：Phase 1（项目架构 + Flask + 首页 + 数据库 + DEMO 数据）
演示数据已明确标注为 DEMO DATA，不是实时监测数据。

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项目背景

呼和浩特（青城）冬季供暖与气象条件可能加剧颗粒物污染。本项目不满足于“查一下 AQI”，而是围绕可检验的研究问题，用数据科学 + WebGIS + 可解释预测支持低成本干预讨论。

研究问题（RQ1–RQ7）

1. PM2.5 是否存在季节 / 月 / 星期 / 小时规律？
2. 与温度、湿度、风速、降水及其他污染物的关系？
3. 监测站点间是否存在空间差异？
4. 能否用历史 PM2.5 + 气象预测未来 24 小时？
5. 能否提前识别高风险时段？
6. 能否识别污染风险较高区域？
7. 可给出怎样的低成本、可执行干预建议？

项目创新（相对普通查询站）

• 数据溯源与 REAL / SIMULATED / DEMO 三分法，禁止伪实时
• 完整清洗与质量报告（Phase 2）
• 时空可视化 + 风险估计地图（Phase 4）
• 时序正确的 ML 预测与可解释性（Phase 5–6）
• 干预情景模拟器（Phase 8）与实地评估（Phase 9）
• CTB 展示模式（Phase 10）

技术架构

层	技术
后端	Python, Flask, SQLite
数据	Pandas / NumPy（后续阶段）
ML	Scikit-learn（Linear / RF / GBM；可选 XGBoost）
前端	HTML5, CSS3, JavaScript
可视化	ECharts, Leaflet

数据来源

Phase 1： scripts/generate_demo_data.py 生成的 DEMO DATA（多站点小时序列）。

后续优先：

1. 中国环境监测总站公开数据
2. 内蒙古自治区生态环境厅公开数据
3. 公开科研数据集

单位：PM 类 µg/m³；CO mg/m³；温湿度、风速、气压、降水见数据来源页。

数据处理 / 机器学习 / 评价

• Phase 1： 仅入库与 API，不做清洗结论或模型训练。
• Phase 2+： 清洗流水线 → data_quality_report.json
• Phase 5： TimeSeriesSplit，报告 MAE / RMSE / R²；禁止把预测包装为绝对准确。
• 相关 ≠ 因果： 页面固定提示 Correlation does not imply causation.

实验结果

Phase 1 无正式实验结果。实地评估未完成时显示「尚未完成实地评估」。

局限性

• 当前为演示数据，不可用于真实决策
• 站点坐标为近似公开位置，用于联调
• 风险曲线为占位算法，非训练模型

未来工作

按 Phase 2→10 推进：真实数据接口、EDA、WebGIS、ML、SHAP、事件识别、干预模拟、调查评估、CTB 演示模式。

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安装方法

cd hohhot_pm25_ctb
python -m venv .venv

# Windows PowerShell
.\.venv\Scripts\Activate.ps1

pip install -r requirements.txt

可选：复制 .env.example 为环境变量来源（密钥勿写入代码）。

运行方法

# 1) 生成 DEMO 数据并写入 SQLite
python scripts/generate_demo_data.py

# 2) 启动 Flask
python app.py

浏览器访问：http://127.0.0.1:5000

公开演示站（手机可直接打开，长期稳定）

https://mo-easo.github.io/hohhot-pm25-ctb/

由 GitHub Pages 托管 docs/ 静态站，任何人可访问（DEMO 数据）。

运行测试：

pytest -q

项目结构

hohhot_pm25_ctb/
├── app.py                 # Flask 入口与 API
├── config.py              # 配置与环境变量
├── database.py            # SQLite schema / 查询
├── requirements.txt
├── README.md
├── data/                  # raw / cleaned / processed
├── models/                # 模型产物（后续阶段）
├── analysis/              # 分析模块（占位 → 分阶段实现）
├── scripts/               # 演示数据生成等
├── templates/             # 页面
├── static/                # CSS / JS
└── tests/

API（Phase 1）

路径	说明
GET /api/health	健康检查
GET /api/meta	数据模式与时间范围
GET /api/stations	监测站点
GET /api/latest	城市/站点最新值（含 DEMO 横幅）
GET /api/trend?hours=24|48|72|168	城市趋势
GET /api/risk/forecast-placeholder	占位风险（非 ML）

错误响应统一为：

{"ok": false, "error": {"code": "...", "message": "..."}}

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