Reliable long-term forecasting of PM2.5 concentrations is critical for public health early-warning systems, yet existing deep learning approaches struggle to maintain prediction stability beyond 48 hours, especially in cities with sparse monitoring networks. This paper presents a deep learning framework that combines Dynamic Time Warping (DTW) for intelligent station similarity selection with a CNN-GRU architecture to enable extended-horizon PM2.5 forecasting in Isfahan, Iran, a city characterized by complex pollution dynamics and limited monitoring coverage. Unlike existing approaches that rely on computationally intensive transformer models or external simulation tools, our method integrates three key innovations: (i) DTW-based historical sampling to identify similar pollution patterns across peer stations, (ii) a lightweight CNN-GRU architecture augmented with meteorological features, and (iii) a scalable design optimized for sparse networks. Experimental validation using multi-year hourly data from eight monitoring stations demonstrates superior performance compared to state-of-the-art deep learning methods, achieving R2 = 0.91 for 24-hour forecasts. Notably, this is the first study to demonstrate stable 10-day PM2.5 forecasting (R2 = 0.73 at 240 hours) without performance degradation, addressing critical early-warning system requirements. The framework's computational efficiency and independence from external tools make it particularly suitable for deployment in resource-constrained urban environments.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

《美国国防部气候适应计划(2024-2027年)​​》52页
专知会员服务
13+阅读 · 2025年6月24日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
用Transformer完全替代CNN
CVer
20+阅读 · 2020年10月23日
讲透RCNN, Fast-RCNN, Faster-RCNN,将CNN用于目标检测
数据挖掘入门与实战
18+阅读 · 2018年4月20日
H-Nets:让CNN的旋转等变性更加稳定
论智
12+阅读 · 2018年4月18日
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
相关主题
最新内容
受限仓库多智能体取送中的动态安全等待点选择
《国防技术管理》印度智库报告最新45页
专知会员服务
3+阅读 · 8月28日
《美陆军最新条令:保障行动》
专知会员服务
4+阅读 · 8月28日
算法战场:人工智能如何重新定义军事力量
专知会员服务
6+阅读 · 8月28日
《北约联邦式电子战云架构》
专知会员服务
6+阅读 · 8月27日
《美陆军野战手册:空域管理战术》
专知会员服务
10+阅读 · 8月27日
相关VIP内容
《美国国防部气候适应计划(2024-2027年)​​》52页
专知会员服务
13+阅读 · 2025年6月24日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员