Investigación sobre la imputación de valores faltantes para mejorar la validez de la evaluación de datos de calidad del aire en la meseta Qinghai-Tibetana
Autores: Wang, Yumeng; Liu, Ke; He, Yuejun; Fu, Qiming; Luo, Wei; Li, Wentao; Liu, Xuan; Wang, Pengfei; Xiao, Siyuan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Investigación sobre la imputación de valores faltantes para mejorar la validez de la evaluación de datos de calidad del aire en la meseta Qinghai-Tibetana
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Subcategoría
Astronomía
Palabras clave
Meseta de Qinghai-Tíbet
Estaciones de monitoreo de calidad del aire
Método de imputación de datos
BRITS-ALSTM
LSTM
Datos de evaluación ambiental
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 7
Citaciones: Sin citaciones
En la región de la meseta Qinghai-Tíbet, las deficiencias operativas y las capacidades de mantenimiento limitadas a menudo afectan a las estaciones automáticas de monitoreo de la calidad del aire. Esto resulta en frecuentes omisiones de datos, comprometiendo la fiabilidad de los datos de evaluación ambiental. Por lo tanto, se requiere un método efectivo de imputación de datos para abordar las lagunas en los registros de observación. Utilizando un marco de Secuencia a Secuencia, introducimos un modelo denominado Imputación Recurrente Bidireccional para Series Temporales - Memoria a Largo y Corto Plazo Basada en Atención (BRITS-ALSTM). El codificador de BRITS-ALSTM aplica BRITS para integrar las características históricas de una sola estación con las características de correlación de múltiples estaciones. Al mismo tiempo, el decodificador emplea LSTM dentro de un mecanismo de atención para capitalizar los datos observados previamente, generando así imputaciones horarias para los valores de datos de calidad del aire que faltan. El modelo fue entrenado utilizando seis tipos de datos de calidad del aire de 16 estaciones en la provincia de Qinghai. A través de pruebas localizadas y optimización de parámetros, BRITS-ALSTM logró una reducción en el error relativo medio (MRE) del 74.88% en comparación con el enfoque de llenado medio de referencia. Además, los estudios de ablación demostraron una mejora en el coeficiente de determinación R-cuadrado (R) de 0.67 a 0.76, superando al BRITS independiente. En consecuencia, BRITS-ALSTM mejora la precisión de las evaluaciones de datos de calidad del aire en la meseta tibetana y ofrece una estrategia eficaz para la imputación de datos en terrenos elevados.
Descripción
En la región de la meseta Qinghai-Tíbet, las deficiencias operativas y las capacidades de mantenimiento limitadas a menudo afectan a las estaciones automáticas de monitoreo de la calidad del aire. Esto resulta en frecuentes omisiones de datos, comprometiendo la fiabilidad de los datos de evaluación ambiental. Por lo tanto, se requiere un método efectivo de imputación de datos para abordar las lagunas en los registros de observación. Utilizando un marco de Secuencia a Secuencia, introducimos un modelo denominado Imputación Recurrente Bidireccional para Series Temporales - Memoria a Largo y Corto Plazo Basada en Atención (BRITS-ALSTM). El codificador de BRITS-ALSTM aplica BRITS para integrar las características históricas de una sola estación con las características de correlación de múltiples estaciones. Al mismo tiempo, el decodificador emplea LSTM dentro de un mecanismo de atención para capitalizar los datos observados previamente, generando así imputaciones horarias para los valores de datos de calidad del aire que faltan. El modelo fue entrenado utilizando seis tipos de datos de calidad del aire de 16 estaciones en la provincia de Qinghai. A través de pruebas localizadas y optimización de parámetros, BRITS-ALSTM logró una reducción en el error relativo medio (MRE) del 74.88% en comparación con el enfoque de llenado medio de referencia. Además, los estudios de ablación demostraron una mejora en el coeficiente de determinación R-cuadrado (R) de 0.67 a 0.76, superando al BRITS independiente. En consecuencia, BRITS-ALSTM mejora la precisión de las evaluaciones de datos de calidad del aire en la meseta tibetana y ofrece una estrategia eficaz para la imputación de datos en terrenos elevados.