Показати скорочену інформацію

dc.contributor.authorКопняк, В. Є.uk
dc.contributor.authorМокін, В. Б.uk
dc.contributor.authorЖуков, С. О.uk
dc.contributor.authorВарчук, І. В.uk
dc.contributor.authorСкринник, Т. В.uk
dc.date.accessioned2024-11-14T12:37:44Z
dc.date.available2024-11-14T12:37:44Z
dc.date.issued2024
dc.identifier.citationКопняк В. Є., Мокін В. Б., Жуков С. О., Варчук І. В., Скринник Т. В. Метод бустингу гетероскедастичних моделей для прогнозування концентрацій пилу Сахари в атмосферному повітрі України. Наукові праці ВНТУ. Електрон. текст. дані. 2024. Вип. 2. URI: https://praci.vntu.edu.ua/index.php/praci/article/view/733.uk
dc.identifier.issn2307-5376
dc.identifier.urihttps://ir.lib.vntu.edu.ua//handle/123456789/43558
dc.description.abstractУ статті представлено новий метод бустингу гетероскедастичних моделей та його прикладне застосування на прикладі прогнозування концентрацій пилу Сахари в атмосферному повітрі України. Останнім часом спостерігається підвищена частота переносу дрібнодисперсного пилу з пустелі Сахара через Середземне море на територію Європи, зокрема –в Україну. Це явище ускладнює прогнозування якості атмосферного повітря через руйнування усталених закономірностей забруднення, оскільки додаються нові чинники, які потребують спеціальних моделей для адекватного опису. Особливий метеорологічний режим поширення пилу Сахари дозволяє припустити, що дисперсія залишків моделі ARIMA може бути випадковим процесом і для її опису доцільно використовувати гетероскедастичні моделі, такі як GARCH. Проте, традиційні GARCH-моделі є ефективними лише за наявності одного домінуючого випадкового процесу. У разі додаваннядекількох таких процесів, традиційні моделі втрачають ефективність.У цій роботі запропоновано застосування бустингового підходу для побудови ансамблевих моделей, що, на відміну від наявного,включають кооперацію дерев рішень та гетероскедастичних моделей, для моделювання складних гетероскедастичних процесів. Запропонований метод, як це прийнято для бустингових моделей,ґрунтується на ітеративному процесі підбору моделей, де кожна наступна модель враховує похибки попередньої. Для перевірки ефективності методу використано дані громадського моніторингу атмосферного повітря EcoCity, зокрема дані по Вінницькійобласті за показником PM1, які вказують на періоди, коли концентрація дрібнодисперсного пилу Сахарив атмосферному повітрі області досягала особливо аномальних значень.Доведено, що процес поширення пилу Сахари уВінницькій областіє гетероскедастичним. Побудовано моделі SARIMAX та типові GARCH-моделі з використанням Python-бібліотек statsmodels та arch. Виявлено, що модель ARIMA демонструє, на диво кращі результати у порівнянні з класичними GARCH-моделями з різними параметрами, що свідчить про недостатню ефективність цих GARCH-моделей. Запропонований метод бустингових гетероскедастичних моделей дозволяє досягти значно більшої точності за усі ці моделі на усьому діапазоні значень, окрім значення найбільшої аномалії, яке передбачити неможливо. А отже, розроблений у статті метод прогнозування є ефективним підходом для розв`язання складних задач прогнозування, прикладом яких є прогнозування якості атмосферного повітря під час поширення пилу Сахари в Україніuk
dc.language.isouk_UAuk_UA
dc.publisherВНТУuk
dc.relation.ispartofНаукові праці ВНТУ. Вип. 2.uk
dc.relation.urihttps://praci.vntu.edu.ua/index.php/praci/article/view/733
dc.subjectштучний інтелектuk
dc.subjectчасові рядиuk
dc.subjectгетероскедастичні моделіuk
dc.subjectGARCHen
dc.subjectARIMAen
dc.subjectSARIMAXen
dc.subjectбустинг моделей машинного навчанняuk
dc.subjectпил Сахариuk
dc.subjectякість атмосферного повітряuk
dc.subjectекологічний моніторингuk
dc.subjectпрогнозування забрудненняuk
dc.subjectдрібнодисперсний пилuk
dc.subjectPM1uk
dc.subjectEcoCityuk
dc.titleМетод бустингу гетероскедастичних моделей для прогнозування концентрацій пилу Сахари в атмосферному повітрі Україниuk
dc.typeArticle, professional native edition
dc.typeArticle
dc.identifier.udc004.9:504.3.054
dc.relation.referencesThe Copernicus Atmosphere Monitoring Service [Electronic resource]. Access mode : https://atmosphere.copernicus.eu/climate-atmosphere-podcast-understanding-impact-saharan-dust-storms.en
dc.relation.referencesПортал системи громадського моніторингу якості повітря EcoCity [Електронний ресурс]. Режим доступу : https://eco-city.org.uauk
dc.relation.referencesWorldView [Electronic resource]. Access mode : https://worldview.earthdata.nasa.goven
dc.relation.referencesThe Saharan dust plume : Current knowledge on the impact on health, human activities, and the ecosystem, with comments on research gaps [Electronic resource] / Olaoluwa Omoniyi Olarewaju, Olufunke Omowumi Fajinmi, Theophilus Clavell Davies // Authorea Preprints. – 2023. – Access mode : https://d197for5662m48.cloudfront.net/documents/publicationstatus/131361/preprint_pdf/058d51d7471809a08d290dcf 8a5e0950.pdf. DOI:10.22541/essoar.167979167.72582095/v1en
dc.relation.referencesWang Q. The impact of Sahara dust on air quality and public health in European countries / Q. Wang, J. Gu, X. Wang // Atmospheric Environment. – November 2020. – Volume 241. – P. 117771. DOI : https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2020.117771.en
dc.relation.referencesKnight J. Dust from the Central Sahara : Environmental and Cultural Impacts / J. Knight, S. Merlo, A. Zerboni // Landscapes and Landforms of the Central Sahara. World Geomorphological Landscapes. Springer, Cham, 2024. – P. 131 – 141. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-031-47160-5_14.en
dc.relation.referencesМетодологія та організація наукових досліджень : підручник – вид. 3-е, змін. та доп. / [Б. І. Мокін, О. Б. Мокін, В. Б. Мокін]. – Вінниця : ВНТУ, 2023. – 230 с.uk
dc.relation.referencesHow to Model Volatility with ARCH and GARCH for Time Series Forecasting in Python [Electronic resource] / Jason Brownlee // Machine Learning Mastery. Time Series. – 24 August 2018. – Access mode : https://machinelearningmastery.com/develop-arch-and-garch-models-for-time-series-forecasting-in-pythonen
dc.relation.referencesVolatility Clustering and GARCH / Nicholas Holloway // Kaggle notebook. – 18 March 2019. – Access mode : https://www.kaggle.com/code/nholloway/volatility-clustering-and-garchen
dc.relation.referencesДослідження проблем із гетероскедастичністю даних моніторингу якості атмосферного повітря [Електронний ресурс] / В. Є. Копняк, В. Б. Мокін // Матеріали LIІ Науково-технічної конференції факультету інтелектуальних інформаційних технологій та автоматизації Вінницького національного технічного університету, Вінниця, 21 – 23 червня 2023 р. – Режим доступу : https://conferences.vntu.edu.ua/index.php/allfksa/all-fksa-2023/paper/view/18962/15728uk
dc.relation.referencesНаука про дані: машинне навчання та інтелектуальний аналіз даних : електронний навчальний посібник комбінованого (локального та мережевого) використання [Електронний ресурс] / В. Б. Мокін, М. В. Дратований – Вінниця : ВНТУ, 2024. – 258 с. – Режим доступу : https://iq.vntu.edu.ua/repository/getfile.php/8163.pdf.uk
dc.relation.referencesBoosting GARCH and neural networks for the prediction of heteroskedastic time series / J. M. Matías, M. Febrero-Bande, W. González-Manteiga [et al.] // Mathematical and Computer Modelling. – 2010. – Volume 51, Issues 3 – 4. – P. 256 – 271. – DOI : https://doi.org/10.1016/j.mcm.2009.08.013en
dc.relation.referencesSatellite images: Dust from the Sahara reached Ukraine [Electronic resource] / Access mode : https://universemagazine.com/en/satellite-images-dust-from-the-sahara-reached-ukraine/en
dc.relation.referencesWhy is Sahara dust blowing into Europe? [Electronic resource] / Access mode : https://www.dw.com/en/why-issahara-dust-blowing-into-europe/a-68927274.en
dc.relation.referencesAir Quality Monitoring from EcoCity [Electronic resource] / V. Mokin, D. Shmundiak, V. Kopniak // Kaggle Dataset. – May 2024. – Access mode : https://www.kaggle.com/datasets/vbmokin/air-quality-monitoring-from-ecocityen
dc.relation.referencesSahara's Dust in UA: Boosting GARCH models [Electronic resource] / V. Mokin. V. Kopniak // Kaggle Notebook. – June 2024. – Access mode : https://www.kaggle.com/code/vbmokin/sahara-s-dust-in-ua-boosting-garchmodels/settingsen
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.31649/2307-5376-2024-2-28-38


Файли в цьому документі

Thumbnail

Даний документ включений в наступну(і) колекцію(ї)

Показати скорочену інформацію