Estimating PM2.5 Concentrations in the Conterminous United States Using the Random Forest Approach

随机森林 环境科学 可解释性 回归 统计 均方误差 回归分析 比例(比率) 数学 非参数统计 计算机科学 机器学习 地理 地图学
作者
Xuefei Hu,Jessica H. Belle,Xia Meng,Avani Wildani,Lance A. Waller,Matthew J. Strickland,Yang Liu
出处
期刊:Environmental Science & Technology [American Chemical Society]
卷期号:51 (12): 6936-6944 被引量:573
标识
DOI:10.1021/acs.est.7b01210
摘要

To estimate PM2.5 concentrations, many parametric regression models have been developed, while nonparametric machine learning algorithms are used less often and national-scale models are rare. In this paper, we develop a random forest model incorporating aerosol optical depth (AOD) data, meteorological fields, and land use variables to estimate daily 24 h averaged ground-level PM2.5 concentrations over the conterminous United States in 2011. Random forests are an ensemble learning method that provides predictions with high accuracy and interpretability. Our results achieve an overall cross-validation (CV) R2 value of 0.80. Mean prediction error (MPE) and root mean squared prediction error (RMSPE) for daily predictions are 1.78 and 2.83 μg/m3, respectively, indicating a good agreement between CV predictions and observations. The prediction accuracy of our model is similar to those reported in previous studies using neural networks or regression models on both national and regional scales. In addition, the incorporation of convolutional layers for land use terms and nearby PM2.5 measurements increase CV R2 by ∼0.02 and ∼0.06, respectively, indicating their significant contributions to prediction accuracy. A pair of different variable importance measures both indicate that the convolutional layer for nearby PM2.5 measurements and AOD values are among the most-important predictor variables for the training process.
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
Owen应助Hour采纳,获得10
1秒前
1秒前
敬老院N号发布了新的文献求助30
1秒前
小马甲应助我要学文献采纳,获得10
2秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
敬老院N号发布了新的文献求助30
2秒前
白衣发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
敬老院N号发布了新的文献求助30
3秒前
敬老院N号发布了新的文献求助30
4秒前
Ava应助espresso采纳,获得10
4秒前
4秒前
5秒前
Owen应助zzz采纳,获得10
5秒前
雪白飞槐完成签到,获得积分10
5秒前
suhanxing发布了新的文献求助10
5秒前
敬老院N号发布了新的文献求助30
6秒前
6秒前
丘比特应助syn采纳,获得10
6秒前
潇湘魂完成签到,获得积分10
7秒前
丸子发布了新的文献求助10
7秒前
所所应助陈晶采纳,获得10
7秒前
超级日光发布了新的文献求助10
7秒前
柒柒发布了新的文献求助10
8秒前
在水一方应助KYT采纳,获得10
8秒前
小der发布了新的文献求助10
8秒前
Ma发布了新的文献求助10
9秒前
ugk完成签到,获得积分10
9秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
10秒前
邵邵发布了新的文献求助10
10秒前
11秒前
12秒前
12秒前
FJLSDNMV发布了新的文献求助10
12秒前
13秒前
sherry完成签到 ,获得积分10
13秒前
科研通AI6应助怡然的城采纳,获得10
13秒前
田様应助黄颖采纳,获得10
13秒前
14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
Translanguaging in Action in English-Medium Classrooms: A Resource Book for Teachers 700
Exploring Nostalgia 500
Natural Product Extraction: Principles and Applications 500
Exosomes Pipeline Insight, 2025 500
Qualitative Data Analysis with NVivo By Jenine Beekhuyzen, Pat Bazeley · 2024 500
Advanced Memory Technology: Functional Materials and Devices 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5666454
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4882107
关于积分的说明 15117498
捐赠科研通 4825502
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2583441
邀请新用户注册赠送积分活动 1537599
关于科研通互助平台的介绍 1495756