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检 索 范 例 :范例一: (K=图书馆学 OR K=情报学) AND A=范并思 范例二:J=计算机应用与软件 AND (U=C++ OR U=Basic) NOT M=Visual
作 者:刘恩海 任晓康 张智 李妍 赵娜 张军 LIU Enhai;REN Xiaokang;ZHANG Zhi;LI Yan;ZHAO Na;ZHANG Jun(School of Artificial Intelligence,Hebei University of Technology,Tianjin 300401,China;Hebei Meteorological Disaster Prevention and Environmental Meteorology Center,Shijiazhuang Hebei 050000,China)
机构地区:[1]河北工业大学人工智能与数据科学学院,天津300401 [2]河北省气象局灾害防御和环境气象中心,河北石家庄050000
出 处:《河北工业大学学报》2023年第3期36-43,共8页Journal of Hebei University of Technology
基 金:河北省高等学校科学研究项目(ZD2021311);河北省气象局科研项目(20ky08);河北省自然科学基金(F2020202008)。
摘 要:臭氧浓度的预测对于大气环境治理、空气质量改善等起到了重要的作用。本文提出了一种交互差分时空LSTM网络预测模型(ST-IDN)来挖掘臭氧浓度历史数据的时间相关性和空间相关性,并成功将其应用到网格化臭氧浓度数据预测上。在该模型中,首先交互模块(IC)可以通过一系列的卷积操作来捕捉短期上下文信息,其次层融合模块(LF)可以融合不同层的空间信息来获得上一时刻丰富的空间信息,最后差分时空LSTM模块(DSTM)将捕捉到的时间信息和空间信息进行统一建模实现臭氧浓度预测。所构建模型分别与卷积LSTM网络(ConvLSTM)、预测循环神经网络(PredRNN)以及Memory in Memory网络(MIM)模型在河北省气象局提供的臭氧浓度数据上进行了对比分析,ST-IDN模型的平均绝对误差分别降低了19.836%、12.924%、7.506%。实验结果表明,所提出的模型能够提高臭氧浓度的预测精度。The prediction of ozone concentration plays an important role in controlling atmospheric environment and im-proving air quality.In this paper,an interactive difference spatiotemporal LSTM network prediction model(ST-IDN)is proposed to mine the temporal and spatial correlation of the historical data of ozone concentration,and is successfully ap-plied to the prediction of gridded ozone concentration data.In this model,firstly,the interactive module(IC)can capture short-term context information through a series of convolution operations,and secondly,the layer fusion module(LF)can fuse spatial information of different layers to obtain abundant spatial information at the last moment.Finally,the differen-tial space-time LSTM module(DSTM)will use the captured time and space information for unified modeling to predict ozone concentration.The constructed models were compared with convolution LSTM network(ConvLSTM),predictive cy-clic neural network(PredRNN)and Memory in Memory network(MIM)models respectively on the ozone concentration data provided by Hebei Meteorological Bureau.The average absolute error of ST-IDN model is reduced by 19.836%,12.924%and 7.506%,respectively.The experimental results show that the proposed model can improve the prediction accuracy of ozone concentration.
关 键 词:交互差分时空LSTM预测网络 网格化臭氧浓度数据 臭氧浓度预测 时间信息 空间信息
分 类 号:TP391[自动化与计算机技术—计算机应用技术]
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