【LSTM预测】基于多元算法结合麻雀算法优化LSTM实现空气质量预测附matlab代码

本文介绍了一种新的空气质量预测方法,通过整合沈阳浑南区18个微型监测站的空气质量数据,采用多元算法与混沌麻雀优化的LSTM模型(MVO-TSSA-LSTM),旨在提高空气质量预测的准确性。研究还着重于利用历史数据预测未来空气质量,并构建了一个可视化的系统,以支持环境治理决策。

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 1 简介

近年来随着我国经济实力的快速发展,不可避免的带来了一定的环境污染问题,尤其是大气污染.这些环境污染问题已经给人民群众的生活质量和我国经济的快速发展造成了一定的影响.为了能够快速发现和应对空气污染问题,一些地区已经开始采用空气质量的网格化监测技术来加强对环境情况的监测与管控.所以,为了能够更好的利用网格化监测技术带来的大量数据,提前发现空气污染情况,搭建一套可以使用历史空气质量监测数据来预测未来一段时间空气质量的可视化系统,是可以为我国的环境治理工作带来一定帮助的.本文的主要工作如下:(1)收集整理沈阳市浑南区18个位于空气质量网格化监控中的微型监测站的6种空气中污染物(PM2.5,PM10,O3,CO,NO2,SO2)浓度数据并进行数据预处理.(2)考虑到网格化监测中各个微型监测站之间的空间关联,提出了一种基于多元算法结合混沌麻雀算法优化LSTM(MVO-TSSA-LSTM)的空气质量预测算法,该算法在空气质量预测方面相比于SSA-LSTM和LSTM算法表现更优.

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2 部分代码

function [r2 rmse] = rsquare(y,f,varargin)% Compute coefficient of determination of data fit model and RMSE%% [r2 rmse] = rsquare(y,f)% [r2 rmse] = rsquare(y,f,c)%% RSQUARE computes the coefficient of determination (R-square) value from% actual data Y and model data F. The code uses a general version of % R-square, based on comparing the variability of the estimation errors % with the variability of the original values. RSQUARE also outputs the% root mean squared error (RMSE) for the user's convenience.%% Note: RSQUARE ignores comparisons involving NaN values.% % INPUTS%   Y       : Actual data%   F       : Model fit%% OPTION%   C       : Constant term in model%             R-square may be a questionable measure of fit when no%             constant term is included in the model.%   [DEFAULT] TRUE : Use traditional R-square computation%            FALSE : Uses alternate R-square computation for model%                    without constant term [R2 = 1 - NORM(Y-F)/NORM(Y)]%% OUTPUT %   R2      : Coefficient of determination%   RMSE    : Root mean squared error%% EXAMPLE%   x = 0:0.1:10;%   y = 2.*x + 1 + randn(size(x));%   p = polyfit(x,y,1);%   f = polyval(p,x);%   [r2 rmse] = rsquare(y,f);%   figure; plot(x,y,'b-');%   hold on; plot(x,f,'r-');%   title(strcat(['R2 = ' num2str(r2) '; RMSE = ' num2str(rmse)]))%   % Jered R Wells% 11/17/11% jered [dot] wells [at] duke [dot] edu%% v1.2 (02/14/2012)%% Thanks to John D'Errico for useful comments and insight which has helped% to improve this code. His code POLYFITN was consulted in the inclusion of% the C-option (REF. File ID: #34765).if isempty(varargin); c = true; elseif length(varargin)>1; error 'Too many input arguments';elseif ~islogical(varargin{1}); error 'C must be logical (TRUE||FALSE)'else c = varargin{1}; end% Compare inputsif ~all(size(y)==size(f)); error 'Y and F must be the same size'; end% Check for NaNtmp = ~or(isnan(y),isnan(f));y = y(tmp);f = f(tmp);if c; r2 = max(0,1 - sum((y(:)-f(:)).^2)/sum((y(:)-mean(y(:))).^2));else r2 = 1 - sum((y(:)-f(:)).^2)/sum((y(:)).^2);%     if r2<0%     % http://web.maths.unsw.edu.au/~adelle/Garvan/Assays/GoodnessOfFit.html%         warning('Consider adding a constant term to your model') %#ok<WNTAG>%         r2 = 0;%     endendrmse = sqrt(mean((y(:) - f(:)).^2));

3 仿真结果

4 参考文献

[1]陶晓玲, 王素芳, 赵峰,等. 基于麻雀搜索算法优化Bi-LSTM的网络安全态势预测方法:. 

博主简介:擅长智能优化算法、神经网络预测、信号处理、元胞自动机、图像处理、路径规划、无人机等多种领域的Matlab仿真,相关matlab代码问题可私信交流。

部分理论引用网络文献,若有侵权联系博主删除。

 

爬取空气质量检测网的部分城市的历年每天质量数据 思路----------------------------------------- 从某城市的空气质量网页获取某市每月的链接,再爬取每个月的表格数据。连云港市:https://www.aqistudy.cn/historydata/daydata.php?city=连云港 连云港2014年5月的空气质量:https://www.aqistudy.cn/historydata/daydata.php?city=连云港&month=2014-05 遇到的问题----------------------------------------- 获取的网页中的表格数据隐藏,尝试requests无法获取。判断可能是动态加载的网页 尝试----------------------------------------- 1. 通过XHR,js查找隐藏数据的加载网页,没有找到。 2. 使用phantomjs.get() result=pd.read_html ,可以获得隐藏的表格数据,但是并不稳定,只是偶尔出现加载的表格数据,无法大规模的获取 解决方法----------------------------------------- 查找资料得知这个网站的表格数据在Console里的items中, 使用selenium的webdriver.firefox(),driver.execute_script("return items") 数据可获得。 仍遇到的问题:----------------------------------------- 爬取一个网页可获得数据,但是连续的获取网页,会出现两个错误。 1.Message: ReferenceError: items is not defined 2.connection refused 解决方法: 1.connection refused问题,可能是网页开太多,使用driver.quit() 2. 如果 execute_script 还是出错,可尝试pd.read_html获取信息。之前用phantomjs获取的时候输出空的表格,可能由于加载不够,用 Waite直到table出现之后再获取网页 Element=wait.until(EC.element_to_be_clickable((By.XPATH,"/html/body/div[3]/div[1]/div[1]/table/tbody"))) 3.之后出现偶尔出现输出为空,使用循环,如果输出表格为空,再重新获取。 if len(result)>1: filename = str(month) + '.xls' result.to_excel('E:\python\案例程序\data\\' + filename) print('成功存入'+filename) driver.quit() else: driver.quit() return getdata(monthhref,month)
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