Applying traffic camera and deep learning-based image analysis to predict PM2.5 concentrations

均方误差 随机森林 人工神经网络 特征(语言学) 计算机科学 空气质量指数 深度学习 人工智能 环境科学 遥感 气象学 统计 数学 地理 语言学 哲学
作者
Yanming Liu,Yuxi Zhang,Pei Yu,Tingting Ye,Yiwen Zhang,Rongbin Xu,Shanshan Li,Yuming Guo
出处
期刊:Science of The Total Environment [Elsevier BV]
卷期号:912: 169233-169233
标识
DOI:10.1016/j.scitotenv.2023.169233
摘要

Air pollution has caused a significant burden in terms of mortality and mobility worldwide. However, the current coverage of air quality monitoring networks is still limited.This study aims to apply a novel approach to convert the existing traffic cameras into sensors measuring particulate matter with a diameter of 2.5 μm or less (PM2.5) so that the coverage of PM2.5 monitoring could be expanded without extra cost.In our study, the traffic camera images were collected at a rate of 4 images/h and the corresponding hourly PM2.5 concentration was collected from the reference grade PM2.5 station 3 km away. A customized neural network model was trained to obtain the PM2.5 concentration from images followed by a random forest model to predict the hourly PM2.5 concentration. The saliency maps and the feature importance were utilized to interpret the neural network.Proposed novel approach has a high prediction performance to predict hourly PM2.5 from traffic camera images, with a root mean square error (RMSE) of 0.76 μg/m3 and a coefficient of determination (R2) of 0.98. The saliency map shows neural network focuses on unobstructed far-end road surfaces while the random forest feature importance highlights the first quarter image's significance. The model performance is robust whether weather conditions are controlled or not.Our study provided a practical approach to converting the existing traffic cameras into PM2.5 sensors. The deep learning method based on the Resnet architecture in our study can broaden the coverage of PM2.5 monitoring with no additional infrastructure needed.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
gggcx发布了新的文献求助10
刚刚
斯文败类的应助被我www采纳,获得10
刚刚
刚刚
我问问发布了新的文献求助10
刚刚
1秒前
godccc发布了新的文献求助10
1秒前
123完成签到,获得积分20
1秒前
以恒之心发布了新的文献求助10
1秒前
mht完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
乐乐的应助被小美的大哥采纳,获得10
1秒前
桐桐的应助被Chen采纳,获得30
2秒前
yi发布了新的文献求助10
2秒前
李爱国的应助被Mishaoc采纳,获得10
2秒前
无限尔云发布了新的文献求助10
2秒前
molihuakai的应助被学习。。采纳,获得10
2秒前
3秒前
小蘑菇的应助被小M采纳,获得10
3秒前
3秒前
调皮墨镜完成签到,获得积分10
3秒前
张艳坤完成签到,获得积分10
3秒前
123发布了新的文献求助10
4秒前
stws完成签到,获得积分10
4秒前
bee发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
科研民工发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
5秒前
ME发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
我是老大的应助被禾婉婉采纳,获得10
5秒前
lht完成签到,获得积分10
5秒前
liyuqi61148完成签到,获得积分10
5秒前
gongzhu完成签到,获得积分10
5秒前
李健的小迷弟的应助被热美丽采纳,获得10
5秒前
ydoyate完成签到,获得积分10
5秒前
蓝蓝的天空完成签到 ,获得积分10
6秒前
小可爱发布了新的文献求助50
6秒前
可爱的函函的应助被甜蜜尔岚采纳,获得10
6秒前
DW的应助被八九采纳,获得10
6秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Energie-Contracting 1500
Klimaschutzrecht durch den Energiesektor im Mehrebenensystem – Ein Rechtsvergleich 1000
Représentation chimique de la structure des kérogènes et des asphaltènes en fonction de leur origine et de leur degré d'évolution 900
Ecotourism 400
Analytical Separation Science 300
Civilization and War 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8067529
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9489445
关于积分的说明 21353188
捐赠科研通 7636299
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3398161
关于科研通互助平台的介绍 2528098
邀请新用户注册赠送积分活动 2436033