PR-FCNN: a data-driven hybrid approach for predicting PM2.5 concentration
Notice bibliographique
Résumé
The atmosphere’s fine articulate Matter (PM2.5) poses various health-related risks. Even though multiple efforts have been made to lower the emissions of these substances, the mortality rate is continuously increasing, requiring immediate inclination of the scientific community towards the design and development of advanced predictive models. Conventional statistical approaches have become dormant due to their limitations in capturing the innate relationships between the pollutants, particularly for predicting PM2.5 concentrations. In contrast, machine and deep learning techniques have shown great potential for forecasting air quality, providing more accuracy than its predecessor techniques. The present study investigates the utilization of hybrid approaches by integrating machine learning models with deep learning models to improve the prediction capabilities of PM2.5 concentration. It uses datasets from the World Air Quality Index (WAQI) and the State of Global Air (SOGA) to analyze the performance of the models on both the daily and annual data, respectively. This ensures the model’s effectiveness on a diversified dataset. The present study implements Random Forest (RF), Polynomial Regression (PR), XGBoost, and Extra Tree Regressor (ETR) coupled with Fully Connected Neural Network (FCNN), Long Short-Term Memory (LSTM), and Bi-directional LSTM (Bi-LSTM) for obtaining optimized results. Finally, after a thorough investigation, the hybrid PR model coupled with FCNN (PR-FCNN) is found to be the best model with improved R-squared (R 2 ) values, portraying its potential for predicting PM2.5 concentration accurately. Based on the experimentation, the preset study recommends implementing hybrid approaches, offering better predictive accuracy in forecasting air pollutants, especially PM2.5.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
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.
score_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 découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».