基于机器学习的城市空气质量预测模型分析
(沈阳工业大学 化工装备学院,辽宁 辽阳 111003)
摘要
文章针对提升城市空气质量预测的精度,研究分析基于不同机器学习的预测模型。以2018年广州空气质量为例,首先,通过时间序列和相关性研究城市空气质量和特征之间的相关性;然后,分别基于随机森林回归、决策树回归、梯度提升树算法,构建AQI预测模型,确定较优模型;最后,进行网格搜索调参优化模型。结果表明,最佳的预测模型是基于随机森林回归,均方根误差为8.93,拟合优度为0.88,具有较强的预测精准度,能够有效地预测城市空气质量指数。
关键词
城市空气质量;机器学习;网格搜索;预测模型
参考文献
- [1] PIETRARU R N,NICOLAE M,MOCANU S,et al. Easy-to-Use MOX-Based VOC Sensors for Efficient Indoor Air Quality Monitoring [J/OL].Sensors,2024,24(8):2501(2024-04-13)[2024-09-15].https://doi.org/10.3390/s24082501.
- [2] MÉNDEZ M,MERAYO M G,MANUEL N. Machine Learning Algorithms to Forecast Air Quality: A Survey [J].Artificial Intelligence Review,2023,56(9):31-36.
- [3] GUTTIKUNDA S K. Designating Airsheds in India for Urban and Regional Air Quality Management [J].Air,2024,2(3):247-257.
- [4] 武汉市社会科学院课题组.基于新发展格局下的武汉与广州发展比较研究 [J].武汉社会科学,2023(2):37-46.
- [5] 郭三党,李倩,荆亚倩.基于改进TOPSIS法的城市空气质量综合评价 [J].河南科学,2021,39(11):1842-1849.
- [6] 朱飞鸿,陈文胜,侯帅,等.基于RFA的空气质量影响因子分析研究 [J].计算机仿真,2020,37(10):221-225.
- [7] 张勤,郭进利.基于机器学习的上海市空气质量预测方法研究 [J].软件导刊,2022,21(8):33-38.
- [8] 肖亮,曾云.基于决策树特征提取与RSM_LightGBM的涡扇发动机RUL预测 [J].农业装备与车辆工程,2024,62(4):132-136.
- [9] 刘冠伸,张彦,曹欣,等.随机森林方法在PM2.5遥感反演中的研究及应用 [J].城市勘测,2024(4):69-73.
- [10] 薛云飞.基于机器学习的汽车二氧化碳排放量预测研究 [J].自动化与信息工程,2023,44(1):22-26+45.
- [11] 吉丹俊.城市空气质量指数的时间序列分析和预测——以扬州市为例 [J].无锡商业职业技术学院学报,2024,24(1):59-65.
- [12] 严格齐,赵婉莹,于镇伟,等.基于超参数优化算法的随机森林模型预测奶牛呼吸频率 [J].农业工程学报,2024,40(11):195-203.
- [13] 朱华,乔勇进,董国钢.基于CART决策树的分布式数据离群点检测算法 [J].现代电子技术,2024,47(16):157-162.
基金项目
辽宁省科技计划联合基金项目(2023-MSLH-256)
作者简介
朱效锋(2000—),男,汉族,河南安阳人,硕士在读,研究方向:环保新技术及关键装备;张倩(1989—),女,汉族,河南周口人,讲师,博士研究生,研究方向:环境质量监测与分析;朱小平(1986—),男,汉族,重庆人,副教授,博士研究生,研究方向:环境质量监测与分析。