نشریه مهندسی عمران امیرکبیر

نشریه مهندسی عمران امیرکبیر

کاربرد شاخص تراکم ترافیک و سرعت وزش باد در مدلسازی داده‌محور غلظت آلاینده های هوای شهری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه حمل و نقل، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه علم و صنعت ایران
2 دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه علم و صنعت ایران
چکیده
آلودگی هوا به‌عنوان یکی از چالش‌های جدی محیط زیستی، تأثیرات منفی قابل توجهی بر سلامت عمومی و کیفیت زندگی دارد. این مطالعه به بررسی و مدلسازی آلودگی هوا با استفاده از شاخص تراکم ترافیک و سرعت وزش باد می‌پردازد. هدف اصلی این تحقیق، تحلیل تأثیر عوامل مختلف بر آلودگی هوا و ارائه پیش‌بینی‌های معتبر برای آلاینده‌های مونوکسید کربن، ذرات معلق و دی‌اکسید گوگرد است. مدلسازی با استفاده از شاخص تراکم ترافیک و سرعت وزش باد انجام شد. در مرحله آماده‌سازی داده‌ها، به‌منظور بررسی اثرات کوتاه‌مدت و تجمعی، داده‌ها در قالب بازه‌های ساعتی، میانگین و مجموع دو و سه‌ساعته سازمان‌دهی و تحلیل شدند. نتایج این بخش نشان داد که استفاده از داده‌های ساعتی نسبت به حالت‌های تجمعی، عملکرد بهتری در پیش‌بینی آلودگی هوا ارائه می‌دهد. با تحلیل داده‌های تراکم جمع‌آوری‌شده به‌صورت ساعتی و استفاده از مدل‌های شبکه عصبی و یادگیری ماشین، پیش‌بینی‌های دقیقی برای آلاینده‌ها ارائه گردید. نتایج نشان داد که می‌توان با استفاده از شاخص تراکم ترافیک به‌طور مؤثری آلودگی هوا را مدلسازی کرد و مدل XGBoost بهترین عملکرد را در این زمینه ارائه داد. این تحقیق نشان‌دهنده اهمیت استفاده از داده‌های ترافیکی و تغییرات جوی در تحلیل آلودگی هوا و پتانسیل بالای مدل‌های یادگیری ماشین در پیش‌بینی آلاینده‌ها است.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Application of Traffic Density Index and Wind Speed in Data-Driven Modeling of Urban Air Pollutant Concentrations

نویسندگان English

Reza Golshan Khavas 1
Abdorreza Sheikholeslami 1
Maryam Niazirad 2
1 School of Civil Engineering, Iran University of Science and Technology
2 School of Civil Engineering, Iran University of Science and Technology
چکیده English

Air pollution, as one of the serious environmental challenges, has significant negative impacts on public health and quality of life. This study investigates and models air pollution using the traffic density index and wind speed. The main objective of this research is to analyze the impact of various factors on air pollution and provide reliable predictions for pollutants including carbon monoxide, particulate matter, and sulfur dioxide. Modeling was performed using the traffic density index and wind speed. In the data preparation stage, to investigate short-term and cumulative effects, data were organized and analyzed in the form of hourly intervals, as well as two-hour and three-hour averages and sums. The results of this section indicated that using hourly data provides better performance in predicting air pollution compared to cumulative states. By analyzing density data collected on an hourly basis and utilizing neural network and machine learning models, accurate predictions for pollutants were provided. The results showed that air pollution can be effectively modeled using the traffic density index, and the XGBoost model demonstrated the best performance in this regard. This research highlights the importance of using traffic data and meteorological variations in air pollution analysis and the high potential of machine learning models in predicting pollutant concentrations.

کلیدواژه‌ها English

Machine Learning
Traffic Density
XGBoost
Wind Speed
Air Pollutant Concentration

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 08 شهریور 1405