通过机器学习模型，本文提供了一份综合的调研报告，涵盖了空气质量分析的各个方面，从数据采集到预处理，并包括污染模式挖掘、空气质量推断和预测等分析任务。同时，给出了对现有方法和应用的系统分类和总结，并提供了一份公开可用的空气质量数据集列表，以便在这个方向上进行研究。最后，我们确定了一些有前景的未来研究方向。这份调研报告可以作为一个宝贵的资源，帮助专业人士找到适合解决自己特定挑战的解决方案，并推动他们在前沿领域的研究。

Oct, 2023

本论文提出了一种名为 AirPhyNet 的物理引导神经网络方法，通过将空气颗粒运动的物理原理（扩散和平流）表示为微分方程网络，并利用图结构将物理知识整合到神经网络架构中，从而捕捉空气质量数据中的时空关系。实验证明，AirPhyNet 在不同测试场景下（包括不同前瞻时段、稀疏数据和突变预测）优于现有模型，预测误差降低了 10％。此外，案例研究进一步验证了我们的模型捕捉了颗粒运动的基本物理过程，并生成了具有真实物理意义的准确预测。

Feb, 2024

本研究利用两个月的空气质量数据，通过提出一种新颖的机器学习方法，在全球 197 个首都的世界天气数据库中运用气象、空气污染物和空气质量指数特征，预测下一天的空气质量。通过评估多个机器学习模型，证明了随机森林算法在分类而非回归应用时可靠性预测的有效性，模型的泛化能力提高了 42％，回归交叉验证得分为 0.38，分类交叉验证得分为 0.89。研究还考虑了可解释的机器学习，给出了在高资源和低资源环境中实施该解决方案的成本估算及技术许可商业模式的初步尝试。该研究突出了资源有限国家在等待更大数据集以进一步改进预测能力之际，自主预测空气质量的潜力。

Jan, 2024

实时重建城市空气污染地图的问题，通过在城市图上提出不同的重建方法，包括完全数据驱动、物理驱动或混合驱动，并结合超级学习模型，本研究在法国巴黎市中心测试了方法的性能。

Feb, 2024

本文探讨了在经济上有限的国家使用价格便宜的传感器进行数据收集造成的偏差和不确定性问题，并通过利用概率机器学习方法和空气污染网络案例，试图通过建立传感器校准模型解决该问题，提出了基于分布或高斯过程的个体传感器校准建模方法，旨在为决策提供更加准确的数据支持。

Nov, 2019

本文提出了开发一种可在任何地方使用的便携式空气质量检测设备，该设备使用 MQ135 和 MQ3 两个传感器检测有害气体并以每百万为单位测量空气质量，同时通过 ThinkSpeak 云平台存储和可视化数据，并进行机器学习分析。

Jul, 2023

大气氮氧化物主要来自燃料燃烧，会对健康和环境造成急性和慢性影响。本研究提出了一种基于物理知识的深度学习框架，结合了传输模型和机器学习的优势，可以准确预测 NO2 和 NOx 的地面浓度，并降低估计偏差。该框架在空气质量暴露、健康和政策应用方面取得了显著的改进。

Aug, 2023

利用 Sentinel-5P 卫星、气象条件和拓扑特征的数据，本研究引入了一系列机器学习模型来预测未来 5 种主要污染物的水平。通过在米兰都市区进行的实验，这些模型在预测未来一天的污染物水平方面表现出了良好的效果，误差率约为 30%。该研究对提升我们对城市空气质量动态的理解以及强调结合卫星、气象和地形数据来开发强大的污染物预测模型的重要性做出了贡献。

May, 2024

该研究提出了一种基于深度学习的新型空气质量（主要是 PM2.5）预测模型，该模型能够通过卷积神经网络和双向 LSTM 混合框架学习空气质量相关时间序列数据的空间 - 时间相关性特征和多元相关性特征，并在两个实际数据集上进行了实验验证，表明该模型能够以较高的准确性进行 PM2.5 空气污染预测。

Dec, 2018

通过数据驱动的监督机器学习框架填补空缺的时间和空间测量来生成全面的污染物数据集，为依赖室外空气污染数据进行下游评估的各方提供了具有 0.25 度细粒度和小时间隔的数据，同时为每个估计值提供了预测区间，从而支持更详细的研究。还通过检查模型在不同地理位置上的表现，为将来监测站的战略放置提供了见解和建议，以进一步提高模型的准确性。

Feb, 2024