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一个基于KNN-LSTM的PM2.5浓度预测模型。

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简介:
目前,许多PM2.5浓度预测模型主要依赖于单个监测站历时的数据序列,未能充分考察空气质量监测站之间存在的区域关联性,从而导致预测结果存在一定的局限性。本文旨在解决这一问题,通过KNN算法筛选目标站点周边与其相关的空间因素,并巧妙地结合LSTM模型,最终提出一种基于时空特征的KNN-LSTM PM2.5浓度预测模型。为了验证该模型的有效性,我们进行了哈尔滨市10个空气质量监测站的污染物数据仿真实验,并将所提出的KNN-LSTM模型与传统的BP神经网络模型以及LSTM模型进行对比分析。实验结果表明:相较于BP神经网络模型,KNN-LSTM模型显著降低了平均绝对误差(MAE)和均方根误差(RMSE)分别为19.25%和13.23%;同时,与单纯的LSTM模型相比,MAE和RMSE分别降低了4.29%和6.99%。这些数据充分表明本文所提出的KNN-LSTM模型能够有效地提升LSTM模型的预测精度。

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  • KNN-LSTMPM2.5
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    本研究构建了一种基于随机森林回归算法的PM2.5浓度预测模型,并对其性能进行了深入分析。通过大量数据训练与验证,证明该模型在空气质量监测和预报中具有显著的应用价值。 为了应对神经网络算法在PM2.5浓度预测领域中存在的过拟合、结构复杂及学习效率低等问题,我们引入了随机森林回归(RFR)算法,并分析了包括气象条件、大气污染物浓度以及季节在内的共22项特征因素。通过优化参数组合,设计出了一种新的PM2.5浓度预测模型——RFRP模型。 为了验证该模型的有效性,收集并使用了西安市从2013年至2016年的历史气象数据进行实验分析。实验结果表明,RFRP模型不仅能准确地预测PM2.5的浓度水平,在保持较高精度的前提下还能显著提升运行效率。具体而言,其平均运行时间为0.281秒,仅为BP-NN(反向传播神经网络)预测模型所需时间的大约5.88%。
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    本文应用ARIMA时间序列分析方法,对廊坊市PM2.5浓度进行建模与预测,旨在为环境保护和政策制定提供科学依据。 近年来,我国在经济、军事、政治以及文化建设方面取得了显著进展。然而,在快速的经济发展过程中,环境问题也随之而来。特别是空气污染已成为亟待解决的重要课题之一。尽管中国已经采取了一系列措施并取得了一些初步成效,但空气质量仍然面临严峻挑战。其中,PM2.5是大部分城市面临的首要大气环境污染因素。 本段落通过分析廊坊市从2014年1月至2020年12月期间的PM2.5浓度数据,并利用MATLAB软件建立ARIMA模型来进行时间序列预测,以期准确预估该地区未来一年内即2021年的PM2.5污染情况。
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    本研究采用改良版长短期记忆网络模型(LSTM)对大气污染浓度进行预测,旨在提高预测精度和时效性,为环境保护决策提供支持。 在当今时代,大气污染物浓度的指标对于环境保护至关重要。以下是进行大气污染度预测的基本要求: 1. 学习时序预测模型LSTM及其改进版本。 2. 根据大气污染物浓度的特点选择一个合适的预测模型。 建议采取以下具体思路: - 使用CNN+BiLSTM+attention、CNN+LSTM或Transformer等方法对时间序列进行预测,这些是基于LSTM的优化方案,并且在处理时序数据方面表现良好。 - 大气污染度具有随时间变化但不会出现剧烈突变的特点。因此,采用CNN提取特征信息和利用LSTM记录时间序列关系的方法是最有效的。 具体实施步骤如下: 1. 从互联网上获取某个城市的空气质量历史数据,并将其整理为按小时划分的训练集。 2. 使用选定的改进型LSTM或Transformer模型进行预测工作(该选择由你决定)。
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