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 Strickland,Yang Liu
出处
期刊:Environmental Science & Technology [American Chemical Society]
卷期号:51 (12): 6936-6944 被引量:424
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
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

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
刚刚
神锋天下完成签到,获得积分10
1秒前
zhang完成签到 ,获得积分10
2秒前
2秒前
情怀应助Diana采纳,获得10
2秒前
3秒前
youyuguang完成签到,获得积分10
3秒前
4秒前
czt完成签到 ,获得积分10
4秒前
4秒前
fmmuxiaoqiang发布了新的文献求助10
4秒前
5秒前
5秒前
要减肥的老头完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
lyabigale完成签到 ,获得积分10
6秒前
笨笨绿旋完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
6秒前
搜集达人应助pingpinghepipi采纳,获得10
6秒前
jsllm完成签到 ,获得积分10
7秒前
搜集达人应助harmy采纳,获得10
7秒前
哞哞发布了新的文献求助10
8秒前
liliang发布了新的文献求助10
8秒前
彭于彦祖应助LmaPN7采纳,获得20
9秒前
科研通AI2S应助狐狐采纳,获得10
9秒前
狮子毛毛完成签到 ,获得积分10
9秒前
empty发布了新的文献求助10
9秒前
啊啊啊啊发布了新的文献求助10
9秒前
小波发布了新的文献求助50
10秒前
Caosiqi完成签到,获得积分10
10秒前
科研通AI2S应助yema采纳,获得10
10秒前
领导范儿应助xw采纳,获得10
10秒前
Jasper应助xw采纳,获得10
10秒前
泡泡发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
顾矜应助时差采纳,获得10
12秒前
顽固分子完成签到 ,获得积分10
12秒前
orixero应助小垃圾10号采纳,获得10
12秒前
愤怒的乐松应助王甜采纳,获得20
13秒前
高分求助中
Licensing Deals in Pharmaceuticals 2019-2024 3000
Effect of reactor temperature on FCC yield 2000
Very-high-order BVD Schemes Using β-variable THINC Method 1020
PraxisRatgeber: Mantiden: Faszinierende Lauerjäger 800
Near Infrared Spectra of Origin-defined and Real-world Textiles (NIR-SORT): A spectroscopic and materials characterization dataset for known provenance and post-consumer fabrics 610
Mission to Mao: Us Intelligence and the Chinese Communists in World War II 600
MATLAB在传热学例题中的应用 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3303915
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2938066
关于积分的说明 8486128
捐赠科研通 2612060
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1426478
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 662641
邀请新用户注册赠送积分活动 647276