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基于聚类分析与偏最小二乘法的支持向量机PM(2.5)预测
  • ISSN号:1003-6504
  • 期刊名称:《环境科学与技术》
  • 时间:0
  • 分类:X831[环境科学与工程—环境工程]
  • 作者机构:[1]重庆工商大学国家智能制造服务国际科技合作基地, [2]重庆工商大学环境与资源学院,重庆400067
  • 相关基金:重庆市科委基础与前沿研究项目(cstc2015jcyjA70007);重庆市研究生教改项目(yjg43015)
中文摘要:

考虑样本和输入变量的选取对预测模型精度的影响,文章提出一种基于K-means聚类与偏最小二乘法的支持向量机PM(2.5)浓度预测方法。首先采用K-means算法对气象属性进行聚类,间接把PM(2.5)序列分成了相似度较高的若干类,并分别作为预测建模用的训练样本;然后采用偏最小二乘法从影响PM(2.5)浓度的多种因素中提取主成分,作为各类模型的优化输入;最后根据预测日的气象属性选出合适类别,运用优化后的训练样本和输入变量建立PM(2.5)浓度预测模型。以北京市某监测点的实际数据为例,运用改进模型和传统模型分别进行实验。结果表明:改进的支持向量机相比传统支持向量机在预测精度上有明显的提高,精度评价指标MAE、MAPE和RMSE分别下降38.10%、50.59%、37.15%。研究实证,引入K-means聚类与偏最小二乘法的手段来提高传统支持向量机在PM(2.5)浓度预测中的精度具有可行性。

英文摘要:

Considering the influence of the sample and input variables on the accuracy for the predication model, an integrat- ed support vector machine approach combining K-means clustering and partial least square is proposed. Firstly, the PMzs se- quence is divided into several classes based on the meteorological attributes clusters using the K-mean algorithm, which is used for modeling. Then the main components is extracted for a variety of factors affecting PM2.5 concentration using the partial least square, which is used for modeling. Finally, matching model is selected based on optimized training set and input to carry to PM2.5 concentration prediction. Taking a monitoring point in Beijing as an example, experiments were conducted to predict the PM2.5 concentration by using improved model and traditional support vector machine model. Results showed that the improved model outperform the traditional model. MAE, MAE and RMSE decreased by 38.10%, 50.59% and 37.15% respectively. It can be concluded that introducing K-means clustering and partial least square is a feasible and effective way to improve the accuracy of traditional support vector machine model in PM2.5 concentration prediction.

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期刊信息
  • 《环境科学与技术》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:湖北省环境保护厅
  • 主办单位:湖北省环境科学研究院
  • 主编:袁道先
  • 地址:武汉市武昌珞珈山八一路338号
  • 邮编:430072
  • 邮箱:hjkxyjs@yahoo.com.cn
  • 电话:027-87643502 87643503
  • 国际标准刊号:ISSN:1003-6504
  • 国内统一刊号:ISSN:42-1245/X
  • 邮发代号:38-86
  • 获奖情况:
  • 中文核心期刊,第三界国家期刊奖湖北省科技期刊参评提名奖,全国环境期刊一等奖
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),英国农业与生物科学研究中心文摘,波兰哥白尼索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
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