Las estimaciones de PM cerca de la superficie siguen siendo un desafío de investigación científica global debido a su efecto en la salud humana y la calidad ambiental atmosférica. Sin embargo, las estimaciones prácticas de PM cerca de la superficie se ven obstaculizadas por los datos de monitoreo incompletos. En este estudio, proponemos el método de ajuste polinómico trigonométrico (TPF) para estimar las concentraciones de PM cerca de la superficie en el centro-sur de China durante 2015. Empleamos la validación cruzada de 10 pliegues (CV) para evaluar la fiabilidad del TPF en la estimación de valores prácticos de PM. Cuando se compara con métodos alternativos como el método de ajuste polinómico ortogonal (OBF) basado en funciones base de Chebyshev, la interpolación de Kriging y la interpolación de funciones base radiales (RBF), nuestros resultados muestran que utilizar TPF31, con un orden máximo de 3 en la dirección y un orden máximo de 1 en la dirección, conduce a una eficiencia superior a través de la minimización del error. TPF31 reduce MAE y RMSE en un 1.93%, 24%, 6.96% y 3.6%, 23.07%, 10.43%, respectivamente, en comparación con los otros tres métodos. Además, el método TPF31 reconstruye eficazmente la distribución espacial de las concentraciones de PM en las estaciones de observación distribuidas de manera desigual en Mongolia Interior y las regiones marginales del área de estudio. La distribución espacial reconstruida es notablemente suave. A pesar de la distribución no uniforme de las estaciones de observación y la presencia de datos faltantes, el método TPF31 demuestra una efectividad excepcional para capturar con precisión los atributos físicos inherentes a la distribución espacial. Los resultados teóricos y experimentales enfatizan que el método TPF tiene un potencial significativo para reconstruir con precisión la distribución espacial de PM en China.