Performance evaluation of photographic measurement in the machine-learning prediction of ground PM2.5 concentration

天空 环境科学 白天 亮度 统计 均方误差 气象学 遥感 大气科学 地理 数学 光学 地质学 物理
作者
Limin Feng,Ting Yang,Zifa Wang
出处
期刊:Atmospheric Environment [Elsevier]
卷期号:262: 118623-118623 被引量:7
标识
DOI:10.1016/j.atmosenv.2021.118623
摘要

The scarcity and sparsity of meteorological vertical observations have caused severe restrictions in the accurate forward prediction and backward analysis of weather and air pollution. In this study, we used a common camera to automatically photograph the daytime and nighttime lights at an urban site in Beijing during 2019–2020, to support or act as a possible alternative to radiosonde measurement. The photo features characterize the scattering effect of atmospheric particulate matter on visible sunlight or lamps and record cloud, fog, and precipitation processes. The probability distributions of the mean blue brightness (B) and the mean red brightness (R) are significantly different for both the sky-part and the ground-part pixels of the photo. The B/R ratio of the sky part (B/R_sky) is exponentially and negatively correlated with ground PM2.5 concentration. During the daytime, B/R_sky has a higher priority than the boundary layer height (BLH) in the determination of PM2.5 concentration by a decision tree model, whereas the BLH plays a key role at night, and the importance of B/R_sky is comparable to that of the BLH in the decision tree. The photo features were adopted as input variables into a simple multi-layer perceptron (MLP) model (3-layer neural network) predicting PM2.5 concentration, with a root mean square error of 1–3 μg/m3, indicating that the auto-shooting camera is a competitive alternative of meteorological measurement. Because of the low cost of installation, the broad application of auto-photography can make up for deficiencies of sounding observation, i.e., sparse temporal and spatial resolution, and can be accessed by the public in real time.
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
tengteng1023完成签到,获得积分10
刚刚
changjun完成签到,获得积分10
1秒前
lod完成签到,获得积分10
2秒前
苏远山爱吃西红柿完成签到 ,获得积分10
4秒前
4秒前
跳跃幻儿发布了新的文献求助40
4秒前
4秒前
平常安雁完成签到 ,获得积分10
5秒前
貔貅完成签到,获得积分10
5秒前
优秀剑愁完成签到 ,获得积分10
5秒前
Owen应助巨人的背影采纳,获得10
6秒前
jming87发布了新的文献求助10
6秒前
传统的裘完成签到,获得积分10
7秒前
王琳完成签到,获得积分10
7秒前
简易完成签到 ,获得积分10
8秒前
8秒前
俞无声完成签到 ,获得积分10
9秒前
沈客卿完成签到,获得积分10
10秒前
yumemakase完成签到,获得积分10
10秒前
Freddie完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
RUSeries完成签到,获得积分10
14秒前
vvv完成签到,获得积分10
15秒前
中旬日发布了新的文献求助10
16秒前
Luckyhai完成签到,获得积分10
17秒前
空城的回忆完成签到,获得积分10
17秒前
虎峪河畔完成签到,获得积分20
18秒前
周一发布了新的文献求助10
18秒前
小林子完成签到,获得积分10
19秒前
与梦随行2011完成签到,获得积分10
19秒前
豆浆来点蒜泥完成签到,获得积分10
19秒前
Bsisoy完成签到,获得积分10
20秒前
菠萝吹雪完成签到,获得积分10
20秒前
心念完成签到,获得积分10
20秒前
ggg完成签到,获得积分10
20秒前
叨叨完成签到,获得积分10
21秒前
粗暴的坤完成签到 ,获得积分10
21秒前
润润轩轩完成签到 ,获得积分10
22秒前
小羊闲庭信步完成签到,获得积分10
23秒前
Andy完成签到,获得积分10
23秒前
高分求助中
Mantiden: Faszinierende Lauerjäger Faszinierende Lauerjäger Heßler, Claudia, Rud 1000
PraxisRatgeber: Mantiden: Faszinierende Lauerjäger 1000
Natural History of Mantodea 螳螂的自然史 1000
A Photographic Guide to Mantis of China 常见螳螂野外识别手册 800
Barge Mooring (Oilfield Seamanship Series Volume 6) 600
ANSYS Workbench基础教程与实例详解 500
Spatial Political Economy: Uneven Development and the Production of Nature in Chile 400
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 物理化学 催化作用 细胞生物学 免疫学 冶金
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3327006
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2957292
关于积分的说明 8584258
捐赠科研通 2635168
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1442370
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 668242
邀请新用户注册赠送积分活动 655143