中国环境科学

作者：梁晓霞, 谢东海, 韩宗甫, 宋世鹏, 张欣欣, 顾坚斌, 余超

单位：1. 首都师范大学资源环境与旅游学院, 北京 100048;2. 中国科学院空天信息创新研究院, 遥感科学国家重点实验室, 北京 100101;3. 北京邮电大学计算机学院, 北京 100876;4. 南通大学电气工程学院, 江苏 南通 226019

关键词：近地面臭氧,对流层臭氧,梯度提升回归模型,卫星遥感,特征选择,时空分布

基金：国家重点研发计划重点专项课题(2022YFC3700102)；国家自然科学基金面上项目(42171393)

提出了一种基于梯度提升树优化的近地面O3浓度时空分布估算模型.基于O3地面观测站点数据、高分辨率大气成分卫星数据(TROPOMI、AIRS)、ERA5气象再分析资料、以及地表覆盖和地形数据,本文研究了京津冀地区近地面O3与对流层O3及其前体物、气象因素、以及下垫面资料之间的相关关系,对比分析了不同梯度提升树算法模型(GBDT、XGBoost、LightGBM)的估算精度.结果表明,3种模型整体上均可对近地面O3进行精确估算,GBDT、XGBoost、LightGBM的决定系数R2分别为0.9489、0.9547、0.9495,均方根误差RMSE分别为13.85,13.26,13.76μg/m3,XGBoost模型的精度相对最高;通过采用过滤法、相关性分析法以及递归特征消除法筛选特征,对XGBoost估算模型进行了优化,在保证模型精度前提下,降低了特征复杂度,优化后模型估算精度可达到R2=0.9549,估算速率提升了约17%,为区域尺度O3浓度时空分布建模与估算提供了一个精细而高效的方法模型.

来源：2023年第8期

《中国环境科学》期刊编辑部

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