基于多尺度时空优化的空气质量预测方法

董梅, 张贤坤, 黄文杰, 秦锋斌, 宋琛

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天津科技大学学报 ›› 2024, Vol. 39 ›› Issue (02) : 71-80. DOI: 10.13364/j.issn.1672-6510.20230047

基于多尺度时空优化的空气质量预测方法

  • 董梅, 张贤坤, 黄文杰, 秦锋斌, 宋琛
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摘要

本文提出一种基于多尺度时空优化的空气质量预测方法(multi-scalespatial-temporalnetworkforairquality prediction,MSSTN-AQP),结合空气质量系统中存在的长短期时间依赖关系和动态空间依赖性,提高长期空气质量预测的准确性。首先,通过构建多尺度时空特征提取模块,从多源异构数据中提取时空特征。其次,构建动态空间特征提取模块。通过将图卷积网络与注意力机制进行有效结合,捕捉空气质量网络中的全局空间特征,用于对多种空间依赖关系的联合建模。最后,构建时间特征提取模块,对Transformer模型进行改进与优化。自适应时间Transformer模块主要用于模拟跨多个时间步长的双向时间依赖关系。此外,将上述时空特征提取模块进行有效集成化,构建端到端的空气质量预测模型。为了验证模型的有效性,在两个真实数据集中进行实验验证。实验结果表明,MSSTN-AQP在预测精度上更具优势,尤其是在长期的空气质量预测任务中优势更加明显。

关键词

空气质量预测 / 多尺度时空特征提取 / 图卷积网络 / 自适应时间Transformer

中图分类号

TP18 / X51

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董梅, 张贤坤, 黄文杰, 秦锋斌, 宋琛. 基于多尺度时空优化的空气质量预测方法. 天津科技大学学报. 2024, 39(02): 71-80 https://doi.org/10.13364/j.issn.1672-6510.20230047

基金

天津市自然科学基金项目(19JCYBJC15300);; 天津市研究生科研创新项目(2021YJSS04)

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