Dergiler / Havacılık ve Uzay Teknolojileri Dergisi / 2021 / Cilt: 14 - Sayı: 2

Makine Öğrenme Algoritmaları ile Ozon Seviyesi Tahmini

Ozone Level Prediction with Machine Learning Algorithms

Sayfa
177–183
Yayın Tarihi
2022-10-18
DOI
—
🏛️Bu makalenin bibliyografik verileri ve tam metin bağlantısı DergiPark üzerinden sağlanmıştır.
DergiPark Kaydı ↗
✨

Yapay Zeka Hızlı Bakış & Çıkarımlar

AI Insight
⚡ TL;DR(1 Cümlede Hızlı Çıkarım)

Önerilen modelin uygulanabilir olduğunun gösterilmesi için sık kullanılan makine öğrenmesi yöntemlerinden destek vektör makineleri, random forest, çok katmanlı yapay sinir ağları ve XGBoost yöntemleri aynı probleme uygulanmıştır. 10-fold validation uygulanmasının ardından en başarılı doğruluk oranına %94 ile önerilen model ulaşmıştır.

📌 3 Maddede Bu Makale

🎯
Amaç & Hipotez:Atmosferde bulunan ozon seviyesi tüm canlıların yaşam kalitesini etkilemek ile birlikte ölüme varan sonuçlara sebebiyet vermektedir.
📊
Temel Bulgular & Veri:Ozon güneş ışınlarından gelen radyason değerinden konurulmasını sağlayan bir gazdır.
💡
Sonuç & Katkı:Önerilen modelin uygulanabilir olduğunun gösterilmesi için sık kullanılan makine öğrenmesi yöntemlerinden destek vektör makineleri, random forest, çok katmanlı yapay sinir ağları ve XGBoost yöntemleri aynı probleme uygulanmıştır. 10-fold validation uygulanmasının ardından en başarılı doğruluk oranına %94 ile önerilen model ulaşmıştır.
🔬Tür:Laboratuvar & Saha Deneyi
📍Kapsam:Genişletilmiş Akademik Örneklem
⚙️Değişkenler:Alan Parametreleri

Özet

Atmosferde bulunan ozon seviyesi tüm canlıların yaşam kalitesini etkilemek ile birlikte ölüme varan sonuçlara sebebiyet vermektedir. Ozon güneş ışınlarından gelen radyason değerinden konurulmasını sağlayan bir gazdır. Bu nedenle ozon seviyesi belirli bir eşiği aştığında risk durumu çoğalmaktadır. Makine öğrenmesi algoritmaları, uygulanacak problem hakkında yeterli verinin elde edilmesi halinde bu verilerden daha önce karşılaşmadığı durumlara karşın çıkarım yapma yeteneğine sahiptir. Bu çalışmada hibrit bir makine öğrenmesi algoritması önerilerek ozon seviyesinin tahmini ile risk oluşmadan buna engel olunması hedeflenmiştir. Önerilen hibrit model iki aşamalı olarak sonuç almaktadır. İlk aşamasında genetik algoritmalar yöntemi ile kümeleme yapılarak küme sonucu XGBoost sınıflandırıcı yöntemine giriş olarak iletilmektedir. Önerilen modelin uygulanabilir olduğunun gösterilmesi için sık kullanılan makine öğrenmesi yöntemlerinden destek vektör makineleri, random forest, çok katmanlı yapay sinir ağları ve XGBoost yöntemleri aynı probleme uygulanmıştır. 10-fold validation uygulanmasının ardından en başarılı doğruluk oranına %94 ile önerilen model ulaşmıştır.

Abstract

The ozone level in the atmosphere affects the quality of life of all living things as well as it can be a hazard to human health and the environment. Ozone is a gas that absorbs most of the ultraviolet radiation reaching the Earth from the Sun. However, when the ozone level exceeds a certain threshold, risks would be exacerbated. Using machine learning algorithms can help to reduce risks, making inferences from earlier obtained data even for situations, which have not encountered before. In this study, a two-phased hybrid machine learning algorithm is proposed. It helps to predict the ozone level prospectively and reduce the risks. In the first stage, clustering is made with the method of genetic algorithms and the clustering result is transmitted as an introduction to the XGBoost classifier method. To check that the proposed model is applicable, support vector machine, random forest, multi-layered neural networks and XGBoost methods, which are among the frequently used machine learning methods, have been applied and the results were compared. After the 10-fold validation applied, the proposed model reached the most successful accuracy rate with 94%.

🔖

Bu Makaleye Atıf Yap

YILMAZ, A. (2022). Makine Öğrenme Algoritmaları ile Ozon Seviyesi Tahmini. Havacılık ve Uzay Teknolojileri Dergisi, Cilt: 14 - Sayı: 2, 177–183. https://ajindex.com/articles/533798

📄 Tam Metin PDF Okuyucu

📄

PDF görüntüleyici hazırlanıyor...

Kaynakça (11)

  1. S. I. V. Sousa, M. C. M. Alvim-Ferraz and F. G. Martins, "Health effects of ozone focusing on childhood asthma: What is now known – a review from an epidemiological point of view" Chemosphere, vol. 90, pp. 2051-2058, June 2013
  2. Y. C. Wang, F. C. Sung, Y. J. Chen, C. P. Cheng and Y. K. Lin, "Effects of extreme temperatures, fine particles and ozone on hourly ambulance dispatches" Science of the Total Environment, vol. 765, April 2021
  3. Y. C. Wang, F. C. Sung, Y. J. Chen, C. P. Cheng and Y. K. Lin, "Ozone pollution in China: Background and transboundary contributions to ozone concentration & related health effects across the country" Science of the Total Environment, vol. 761, pp. 144131, March 2021
  4. M. Pascal, V. Wagner, A. Alari, M. Corso and A. La Tertre, "Extreme heat and acute air pollution episodes: A need for joint public health warnings?" Atmospheric Environment, vol. 249, March 2021
  5. J. Bosch, S. Elvira, C. Sausor, J. Bielby, I. F. Gonzalez and V. Bermejo, "Increased tropospheric ozone levels enhance pathogen infection levels of amphibians" Science of the Total Environment, vol. 759, March 2021
  6. R. Long, A. Whitehill, A. Habel, S. Urbanski, H. Halliday, M. Colon, S. Kaushik and M. Landis, "Comparison of ozone measurement methods in biomass burning smoke: an evaluation under field and laboratory conditions" Atmospheric Measurement Techniques, vol. 14, pp. 1783-1800, March 2021
  7. A. Gao, J. Wang, J. Luo, A. Li, K. Chen, P. Wang, Y. Wang, J. Li, J. Hu and H. Zhang, "Temporal variation of PM2.5-associated health effects in Shijiazhuang, Hebei" Frontiers of Environmental Science & Engineering, vol. 15, pp. 1783-1800, December 2020
  8. A. Vellido, "The importance of interpretability and visualization in machine learning for applications in medicine and health care" Neural Computing & Applications, vol. 32, pp. 18069-18083, December 2020
  9. H. Zhu, S. Thedoridis, K. Lam and H. Lung, “A new method for ozone depletion detection over antarctica by deep convolutional neural network” in Proc. of the 2020 IEEE 5th International Conference on Signal and Image Processing, ICSIP 2020, pp. 506-511, October 23-25, 2020
  10. R. V. Gagliardi and C. Andenna, “A machine learning approach to investigate the surface ozone behavior” Atmosphere, vol. 11, pp. 1173, October 2020
  11. J. Ordieres-Meré, J. Ouarzazi, B. El Johra, and B. Gong, “Predicting ground level ozone in Marrakesh by machine-learning techniques” Journal of Environmental Informa