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PM2.5预测模型及其特征研究 中山大学 梁植斌、彭颖鸿、王珊珊 目录 摘要2 1 引言3 1.1 研究背景与意义3 1.2 本文研究内容3 2 数据采集4 2.1 数据介绍4 2.2 数据来源及采集方法4 2.3 数据预处理5 3 PM2.5季节性差异分析5 3.1 PM2.5 的季节性分析5 3.2 PM2.5与季节相关变量的联系8 4 PM2.5成因分析10 4.1 主成分分析10 4.2 主成分分析结果11 4.3 主成分回归14 5 LASSO模型介绍与建立。14 5.1 特征选取14 5.2 特征选择结果与解释15 5.3 回归建立与预测结果17 6 总结18 7 不足与展望19 参考文献：19 摘要 随着现代工业的迅猛发展、雾霾天气在全国大部分地区蔓延，民众逐渐意识到大 气污染的巨大危害。PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，也称 为可入肺颗粒物，它只占有空气中很小的一部分，但却对空气质量和能见度有非 常大的影响。它比较大的PM10 的毒性更强，对健康的影响更大。空气质量数据 和气象数据均是利用爬虫程序收集，通过收集在天气后报网和全球天气精准预报 网上公布的空气质量数据和气象数据，可以对PM2.5 的一些特征进行分析。本文 通过对PM2.5 的历史数据进行滤波分析，可以看出PM2.5 的季节性变化的特点， 同时与其他相关的指标做一个对比找出其他空气质量指标、气象指标与PM2.5 之间的关系。利用主成分分析，找出与PM2.5浓度最为相关的指标，以及一些与 PM2.5相关的隐藏变量。最后，基于前一天的空气质量数据和气象数据，建立 LASSO 回归，处理多重共线性问题，对第二天的PM2.5 的浓度进行预测。 关键词：PM2.5；主成分分析；滤波分析；LASSO 回归 1 引言 1.1研究背景与意义 随着现代工业的迅猛发展、城市规模的快速扩张以及人口数量的持续增加, 大气环境质量日益恶化,城市空气质量不容乐观。如今，雾霾天气在全国大部分 地区蔓延，给市民的生活带来了诸多不便，对城市的发展造成恶劣的影响，政 府以及民众逐渐意识到大气污染的巨大危害。在许多地方的两会上，雾 [1] 霾治理更是成为提及频度最高的热点之一，各地纷纷出重拳治霾 。 2013年7月11 日《中国新闻网》报道：“2013年初以来，中国发生大范围 持续雾霾天气。据统计，受影响雾霾区域包括华北平原、黄淮、江淮、江汉、江 南、华南北部等地区，受影响面积约占国土面积的1/4，受影响人口约6亿人。 （中国国家发展和改革委员会(发改委)11 日公布在官方网站上的一份报告披露 了上述信息。）这份题为《节能减排形势严峻产业发展潜力巨大》的报告指出， 本轮雾霾天气呈现出三大特点：其一是影响范围广；其二是持续时间长，一月份 [2] 北京市只有5天达到二级标准；三是污染物浓度高。 ”而现在，雾霾天气仍然 持续影响着人名的正常生活；因此，对雾霾的治理十分迫切。 2012年2月29 日中国环境保护部下发关于实施《环境空气质量标准》的 通知，将用空气质量指数（AQI）替代原有的空气污染指数（API）。而AQI增加 了雾霾的主要成因——PM2.5作为检测指标，并与SO、NO 、PM10、O 、CO等指 2 2 3 [1] 标组合成为评价空气质量的主要指标 。PM2.5是指能够进入人体肺泡的空气动 力学当量直径不大于2.5μm 的大气悬浮颗粒。与较粗的大气颗粒物相比，PM2.5 粒径小，面积大，吸附能力强，可在大气中悬浮较长时间，能够通过