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Enregistrement W2744057969 · doi:10.5194/amt-2017-260

Closing the gap on lower cost air quality monitoring: machine learning calibration models to improve low-cost sensor performance

2017· article· en· W2744057969 sur OpenAlex

Pourquoi ce travail est dans la base

Une base qui oublie comment elle a trouvé un travail ne peut pas être vérifiée. Voici les voies qui ont admis celui-ci.

fundUn bailleur canadien est enregistré sur le travail.
no affAucune affiliation canadienne : ce travail est invisible pour une base fondée sur la seule affiliation.
Aucune affiliation canadienne. Une base fondée sur la seule affiliation (le devis habituel) n'aurait jamais vu ce travail. C'est l'un des travaux qui justifient l'inversion de la base.

Notice bibliographique

Revuenon disponible
Typearticle
Langueen
DomaineEnvironmental Science
ThématiqueAir Quality Monitoring and Forecasting
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesNatural Sciences and Engineering Research Council of CanadaHeinz EndowmentsU.S. Environmental Protection Agency
Mots-clésCalibrationRandom forestUnivariateApproximation errorEnvironmental scienceStatisticsLinear regressionComputer scienceAir quality indexMean squared errorMultivariate statisticsMachine learningMathematicsMeteorology

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract. Low-cost sensing strategies hold the promise of denser air quality monitoring networks, which could significantly improve our understanding of personal air pollution exposure. Additionally, low-cost air quality sensors could be deployed to areas where limited monitoring exists. However, low-cost sensors are frequently sensitive to environmental conditions and pollutant cross-sensitivities, which have historically been poorly addressed by laboratory calibrations, limiting their utility for monitoring. In this study, we investigated different calibration models for the Real-time Affordable Multi-Pollutant (RAMP) sensor package, which measures CO, NO2, O3, and CO2. We explored three methods: 1) laboratory univariate linear regression, 2) empirical multivariate linear regression and 3) machine-learning based calibration models using random forests (RF). Calibration models were developed for 19 RAMP monitors using training and testing windows spanning August 2016 through February 2017 in Pittsburgh, PA. The random forest models matched (CO) or significantly outperformed (NO2, CO2, O3) the other calibration models, and their accuracy and precision was robust over time for testing windows of up to 16 weeks. Following calibration, average mean absolute error on the testing dataset from the random forest models was 38 ppb for CO (14 % relative error), 10 ppm for CO2 (2 % relative error), 3.5 ppb for NO2 (29 % relative error) and 3.4 ppb for O3 (15 % relative error), and Pearson r versus the reference monitors exceeded 0.8 for most units. Model performance is explored in detail, including a quantification of model variable importance, accuracy across different concentration ranges, and performance in a range of monitoring contexts including the National Ambient Air Quality Standards (NAAQS), and the US EPA Air Sensors Guidebook recommendations of minimum data quality for personal exposure measurement. A key strength of the RF approach is that it accounts for pollutant cross sensitivities. This highlights the importance of developing multipollutant sensor packages (as opposed to single pollutant monitors); we determined this is especially critical for NO2 and CO2. The evaluation reveals that only the RF-calibrated sensors meet the US EPA Air Sensors Guidebook recommendations of minimum data quality for personal exposure measurement. We also demonstrate that the RF model calibrated sensors could detect differences in NO2 concentrations between a near-road site and a suburban site less than 1.5 km away. From this study, we conclude that combining RF models with the RAMP monitors appears to be a very promising approach to address the poor performance that has plagued low cost air quality sensors.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesÉtudes des sciences et des technologies
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,268
Score d'incertitude au seuil0,999

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0020,000
Communication savante0,0000,001
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,088
Tête enseignante GPT0,315
Écart entre enseignants0,227 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

En bref

Citations36
Publié2017
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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