基于经验模态分解的空气质量指数组合预测方法及应用

摘要

空气质量发展趋势的预测对于空气污染问题的防治具有非常重要的意义.因此,本文提出了基于经验模态分解(EMD)的空气质量指数(AQI)的一种组合预测方法.我们首先运用经验模态分解(EMD)的方法对非平稳、非线性且呈剧烈波动的时间序列即AQI原始数据进行多尺度分解.其次,我们分别使用4种常用的单项预测方法:灰色预测(GM)、ARIMA、BP神经网络和支持向量回归(SVR),分别对于分解后的本征模态函数(IMF)序列和趋势序列进行预测,得到单项预测结果.为了提高预测的精度,我们选用平均相对误差(MRE)较小的前三种单项预测方法,并对它们的预测结果进行组合预测.最后,运用熵权法分别计算出IMF序列和趋势序列的组合预测值,并将所有预测值求和得到AQI的最终预测结果.为了评价模型的预测效果,我们选用四种常用误差评价指标,对各个模型的预测结果进行评价比较,而仿真实验的结果表明了本文提出的基于经验模态分解的空气质量指数组合预测方法具有较高的预测精度和良好的适用性.