XGBoost-LSTM变权组合模型支持下短期PM2.5浓度预测——以上海为例

摘要

为进一步提高PM2.5浓度预测的精度,基于XGBoost和LSTM进行改进得到变权组合模型XGBoost-L STM(Variable).过对预测因子进行相关性分析,得到其它大气污染物和气象因素对PM2.5浓度的影响,确定最优PM2.5浓度预测因子,再将预处理后数据集输入LSTM模型和XGBoost模型分别进行预测,采用基于残差改进的自适应变权组合方法得到最终预测结果.结果 表明,污染物变量的相对重要性高于气象因子变量,其中当前PM2.5和CO浓度的相对重要性较高,而平均风速和相对湿度重要性较低.XGBoost-L STM(Variable)模型的RMSE、MAE和MAPE值为1.75、1.12和6.06,优于LSTM、XGBoost、SVR、XGBoost-LSTM(Equal)和XGBoost-LSTM(Residual)模型.分季节预测结果表明,XGBoost-LSTM(Variable)模型在春季预测精度最好,而夏季预测精度较差.模型预测精度高的原因在于其不仅考虑了数据的时间序列特征,又兼顾了数据的非线性特征.