基于FA-SVM优化LUR模型的汾渭平原PM2.5时空格局模拟OA
Simulation of spatiotemporal patterns of PM2.5 in the Fenwei Plain based on FA-SVM optimized LUR model
为了准确捕捉PM2.5 与预测因子之间的复杂关联,以更高的分辨率和预测精度获取空间上连续的PM2.5 污染分布,构建区域PM2.5 污染预警机制.采用萤火虫算法-支持向量机(FA-SVM)对土地利用回归(LUR)模型进行优化,以1 km的空间分辨率估算2019年汾渭平原的PM2.5 质量浓度.结果表明,与常规的LUR和SVM模型相比,FA-SVM具备更出色的预测性能.FA-SVM的十折交叉验证的决定系数高达0.90,均方根误差和平均绝对误差分别为12.29 μg/m3 和8.99 μg/m3.而LUR和SVM的验证决定系数分别为0.75和0.85,均方根误差分别为19.57 μg/m3 和14.37 μg/m3,平均绝对误差分别为14.84 μg/m3 和9.62 μg/m3.2019年汾渭平原的PM2.5 污染呈显著的时空异质性.在时间上,冬季PM2.5 污染最为严重,春、秋、夏季污染依次减弱;在空间上,经济水平相对较高的地区PM2.5 质量浓度较高,形成高值聚集区,而秦岭山脉地区则为低值聚集区,PM2.5 质量浓度呈中部高、周边低的空间格局.
To accurately capture the complex relationship between PM2.5 and predictive factors,and to obtain spatially continuous PM2.5 pollution distribution with higher resolution and predic-tion accuracy,a regional PM2.5 pollution early warning mechanism is constructed.In this study,the firefly algorithm-support vector machine(FA-SVM)is used to optimize the land use regres-sion(LUR)model,estimating the PM2.5 mass concentrations in the Fenwei Plain in 2019 at a spa-tial resolution of 1 km.The results indicate that,compared to conventional LUR and SVM mod-els,FA-SVM demonstrates superior predictive performance.The ten-fold cross-validation coeffi-cient of determination for FA-SVM is as high as 0.90,with a root mean square error and mean absolute error of 12.29 μg/m3 and 8.99 μg/m3,respectively.In contrast,the validation coefficient of determination for LUR and SVM are 0.75 and 0.85,respectively,with root mean square error values of 19.57 μg/m3 and 14.37 μg/m3,and mean absolute error values of 14.84 μg/m3 and 9.62 μg/m3,respectively.PM2.5 pollution in the Fenwei Plain in 2019 exhibits significant spatio-temporal heterogeneity.Temporally,PM2.5 pollution is most severe in winter,gradually decrea-sing in spring,autumn,and summer.Spatially,areas with relatively higher economic levels show higher PM2.5 mass concentration,forming high-value aggregation zones,while the Qinling Mountains region represents low-value aggregation zones.Overall,PM2.5 exhibits a spatial pattern of higher concentrations in the central region and lower concentrations in the surrounding areas.
张平;张凤倩;朱慧敏;李明垚;黄翰林
西安工程大学 环境与化学工程学院,陕西 西安 710048||西安建筑科技大学 西部绿色建筑国家重点实验室,陕西 西安 710055||长安大学 西安市国土空间信息重点实验室,陕西 西安 710075西安工程大学 环境与化学工程学院,陕西 西安 710048西安工程大学 环境与化学工程学院,陕西 西安 710048西安工程大学 环境与化学工程学院,陕西 西安 710048西安工程大学 环境与化学工程学院,陕西 西安 710048
环境科学
土地利用回归萤火虫算法-支持向量机PM2.5时空特征模型优化汾渭平原
land use regression(LUR)firefly algorithm-support vector machine(FA-SVM)spatiotemporal characteristics of PM2.5model optimizationthe Fenwei Plain
《西安工程大学学报》 2025 (3)
89-101,13
陕西省自然科学基础研究计划项目(2021JM-447)西部绿色建筑国家重点实验室开放基金项目(LSKF202309)西安市国土空间信息重点实验室(长安大学)开放基金项目(300102353507)
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