Comparison of Regression and Deep Learning Approaches in Modeling Time Series to Predict Air Pollutant Concentration in City of Tehran

Publish Year: 1402
نوع سند: مقاله ژورنالی
زبان: English
View: 79

This Paper With 14 Page And PDF Format Ready To Download

  • Certificate
  • من نویسنده این مقاله هستم

استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:

لینک ثابت به این Paper:

شناسه ملی سند علمی:

JR_IJTE-11-2_001

تاریخ نمایه سازی: 5 دی 1402

Abstract:

The rapid growth of urbanization and the global population have resulted in climate change, air contamination, and various human health problems. Thus, estimating air pollution indices has become important to environmental science studies. With relevant data increasingly available, machine learning frameworks have been proposed as a particularly useful method to predict air pollution. Based on four years of Tehran’s neighborhood air pollution data analysis, this paper proposes three machine learning approaches to predict NO۲ and CO concentration: Autoregressive Integrated Moving Average (ARIMA), Long Short-Term Memory Networks (LSTM), and Multiple Linear Regression (MLR). This paper compared the ability of the ARIMA, LSTM, and MLR machine learning methods to forecast the daily concentrations of NO۲ and CO at Punak air quality monitoring station, from ۲۰۱۷ to ۲۰۲۰. By applying four performance measurements, the ARIMA model displays the worst performance among the three models in all datasets with RMSE values of ۴۷.۳۹ and ۱.۲۹, and ۰.۰۱۲ and ۰.۰۱ for NO۲ and CO respectively. The LSTM and MLR models achieve the best forecasting result with RMSE = ۱۷.۶ and ۶.۴۱, MAE = ۱۰.۵۹ and ۴.۳۳, = ۰.۴۵۸ and ۰.۴۶, and RRSE =۱.۰۶ and ۱.۱۰ for NO۲ forecasting and RMSE = ۰.۴۲ and ۰.۳۲, MAE = ۰.۲۴ and ۰.۲۵, ۰.۹۶ and ۰.۹۸, and RRSE = ۰.۴۳ and ۰.۴۴ for CO forecasting.

Authors

Sahar Kouhfar

Imam Khomeini International University, College of Engineering, Qazvin, Iran

Fatemeh Bandarian

Imam Khomeini International University, College of Engineering, Qazvin, Iran

Amir Abbas Rassafi

Imam Khomeini International University, College of Engineering, Qazvin, Iran

مراجع و منابع این Paper:

لیست زیر مراجع و منابع استفاده شده در این Paper را نمایش می دهد. این مراجع به صورت کاملا ماشینی و بر اساس هوش مصنوعی استخراج شده اند و لذا ممکن است دارای اشکالاتی باشند که به مرور زمان دقت استخراج این محتوا افزایش می یابد. مراجعی که مقالات مربوط به آنها در سیویلیکا نمایه شده و پیدا شده اند، به خود Paper لینک شده اند :
  • Abdullah, S., Ismail, M., & Fong, S. Y. (۲۰۱۷). Multiple ...
  • Athira, V., Geetha, P., Vinayakumar, R., & Soman, K. P. ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/S۰۱۴۰-۶۷۳۶(۰۲)۱۱۲۷۴-۸Connor, J. T., Martin, R. D., & Atlas, L. E. ...
  • Dragomir, C. M., Voiculescu, M., Constantin, D. E., & Georgescu, ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۶۳/۱.۴۹۳۷۲۵۵(۲۰۰۱). Latest findings on national air quality: ۲۰۰۰ status and ...
  • Figueiredo Filho, D. B., Silva Júnior, J. A., & Rocha, ...
  • Gers, F. A., Schmidhuber, J., & Cummins, F. (۱۹۹۹). Learning ...
  • Juhos, I., Makra, L., & Tóth, B. (۲۰۰۸). Forecasting of ...
  • https://doi.org/۱۰.۴۲۳۶/oje.۲۰۱۷.۷۵۰۲۲Roberts, S., Arseneault, L., Barratt, B., Beevers, S., Danese, A., ...
  • Srivastava, C., Singh, S., & Singh, A. P. (۲۰۱۹). Estimation ...
  • Willmott, C. J., & Matsuura, K. (۲۰۰۵). Advantages of the ...
  • نمایش کامل مراجع