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基于時(shí)空特征提取的空氣污染物PM2.5預測
DOI:
CSTR:
作者:
作者單位:

山西大學(xué)物理電子工程學(xué)院

作者簡(jiǎn)介:

通訊作者:

中圖分類(lèi)號:

TP391

基金項目:

山西省重點(diǎn)研發(fā)計劃(高新技術(shù)領(lǐng)域)(編號:201803D121102)


Prediction of Air Pollutant PM2.5 based on Time-space Feature Extraction
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    摘要:

    為了充分挖掘多因素數據間的時(shí)空特征信息,解決在多種因素相互影響下不能準確預測PM2.5值的問(wèn)題,提出了一種融合了局部加權回歸的周期趨勢分解(Seasonal-Trend decomposition procedure based on Loess, STL)算法、卷積長(cháng)短期記憶網(wǎng)絡(luò )(Convolutional Long Short-Term Memory Network, ConvLSTM)和門(mén)控循環(huán)單元(Gated Recurrent Unit, GRU)的PM2.5預測方法。首先利用STL算法將PM2.5數據進(jìn)行分解,將分解得到的序列分別與其他因素相融合;搭建ConvLSTM-GRU模型,并利用貝葉斯尋優(yōu)算法進(jìn)行超參數尋優(yōu);將融合數據傳入ConvLSTM網(wǎng)絡(luò )中進(jìn)行時(shí)空特征提取,再將提取后的特征序列傳入GRU網(wǎng)絡(luò )中進(jìn)行預測。通過(guò)與ConvLSTM-GRU模型、CNN-GRU模型以及GRU模型的預測結果進(jìn)行比較實(shí)驗,證明所提模型具有誤差小、預測效果好等特點(diǎn)。

    Abstract:

    In order to fully mine the spatiotemporal feature information between multi-factor data, and solve the problem that the PM2.5 value cannot be accurately predicted under the influence of multiple factors, and proposes a PM2.5 prediction method that combines Seasonal-Trend decomposition procedure based on Loess (STL) algorithm, Convolutional Long Short-Term Memory Network (ConvLSTM) and Gated Recurrent Unit (GRU). First, use STL algorithm to decompose PM2.5 data and fuse the decomposed sequence with other factors; Build ConvLSTM-GRU model, and use Bayesian optimization algorithm to search for super parameters; The fused data is transferred to the ConvLSTM network for time-space feature extraction, and then the extracted feature sequence is transferred to the GRU network for prediction. Compared with the prediction results of ConvLSTM-GRU model, CNN-GRU model and GRU model, the proposed model has the characteristics of small error and good prediction effect.

    參考文獻
    相似文獻
    引證文獻
引用本文

凌德森,王曉凱.基于時(shí)空特征提取的空氣污染物PM2.5預測計算機測量與控制[J].,2023,31(11):31-37.

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  • 收稿日期:2023-01-04
  • 最后修改日期:2023-02-17
  • 錄用日期:2023-02-20
  • 在線(xiàn)發(fā)布日期: 2023-11-23
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