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
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
烈阳完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
济南青年完成签到,获得积分10
1秒前
2秒前
11关注了科研通微信公众号
3秒前
小蚊子完成签到,获得积分10
3秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
4秒前
英姑应助小鱼采纳,获得10
4秒前
饱满板栗完成签到,获得积分10
4秒前
kjkj完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
幽默人生关注了科研通微信公众号
4秒前
活力的语堂应助zyjsunye采纳,获得10
4秒前
肖战战发布了新的文献求助10
5秒前
什么也难不倒我完成签到 ,获得积分10
5秒前
5秒前
5秒前
JamesPei应助淘宝叮咚采纳,获得10
5秒前
小马甲应助淘宝叮咚采纳,获得10
5秒前
7秒前
7秒前
7秒前
yn完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
不安青牛应助科研通管家采纳,获得10
9秒前
所所应助科研通管家采纳,获得10
9秒前
阔达紫青应助科研通管家采纳,获得10
9秒前
科研通AI6应助科研通管家采纳,获得10
9秒前
不安青牛应助科研通管家采纳,获得10
9秒前
9秒前
Lucas应助科研通管家采纳,获得10
10秒前
聪慧小霜应助科研通管家采纳,获得10
10秒前
Lucas应助科研通管家采纳,获得30
10秒前
顾矜应助科研通管家采纳,获得10
10秒前
烟花应助科研通管家采纳,获得10
10秒前
桐桐应助科研通管家采纳,获得10
10秒前
烟花应助科研通管家采纳,获得10
10秒前
Hui完成签到,获得积分10
10秒前
852应助科研通管家采纳,获得10
10秒前
wy.he应助科研通管家采纳,获得20
11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
Manipulating the Mouse Embryo: A Laboratory Manual, Fourth Edition 1000
计划经济时代的工厂管理与工人状况(1949-1966)——以郑州市国营工厂为例 500
Comparison of spinal anesthesia and general anesthesia in total hip and total knee arthroplasty: a meta-analysis and systematic review 500
INQUIRY-BASED PEDAGOGY TO SUPPORT STEM LEARNING AND 21ST CENTURY SKILLS: PREPARING NEW TEACHERS TO IMPLEMENT PROJECT AND PROBLEM-BASED LEARNING 500
Ride comfort analysis of hydro-pneumatic suspension considering variable damping matched with dynamitic load 300
Modern Britain, 1750 to the Present (第2版) 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 物理化学 基因 催化作用 遗传学 冶金 电极 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4589872
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4004895
关于积分的说明 12399651
捐赠科研通 3681863
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2029343
邀请新用户注册赠送积分活动 1062883
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 948536