Bu çalışmada, hava kalitesi tahmininde uzaktan algılama verilerinin ve makine öğrenmesi yöntemlerinin sunduğu potansiyelden yararlanılarak 2022-2023 yılları arasında İzmir’deki 10 hava kalitesi izleme istasyonundan elde edilen saatlik NO2 konsantrasyonlarının tahmini amaçlanmıştır. Bu kapsamda, Sentinel-5P uydu verileri, yeniden analiz ürünleri ve sayısal yükselti modeli parametreleri kullanılarak rastgele orman algoritması uygulanmıştır. Model performansı, 10 katmanlı çapraz doğrulama yöntemiyle değerlendirilmiş; R2 , uyuşma indeksi (Uİ), kök ortalama kare hatası (KOKH) ve ortalama mutlak hata (OMH) metrikleri sırasıyla 0.71, 0.91, 14.52 ve 8.88 olarak hesaplanmıştır. Bu doğruluk değerleri, ulusal ölçekte hava kalitesi modelleme çalışmalarında güçlü bir referans sunmaktadır. Analiz sonuçları, model performansının mevsimsel ve mekânsal farklılıklardan etkilendiğini ortaya koymuştur. Özellikle uç değerlerin varlığı ve mevsimsel koşulların Sentinel-5P verilerinin doğruluğu üzerindeki etkisi, performans değişikliklerinde önemli bir rol oynamaktadır. Özellik önemi analizleri, model tahminlerinde en etkili parametrelerin vejetasyon, Sentinel-5P verileri, albedo ve yükselti olduğunu göstermiştir. Bu çalışma, mevcut ölçüm ağlarının kısıtlı olduğu bölgelerde NO2 konsantrasyonlarının güvenilir şekilde tahmin edilmesine yönelik yenilikçi bir yaklaşım sunarak, hava kirliliği ile mücadelede karar alıcılar için önemli bir katkı sağlamaktadır. Gelecekte Türkiye genelinde gerçekleştirilecek geniş kapsamlı modelleme çalışmaları ile diğer hava kirleticilerinin tahminine yönelik uygulamaların, hava kirliliği analitiği ve çevresel politika geliştirme süreçlerine önemli katkılar sağlaması öngörülmektedir.
Hava kalitesi tahmini İzmir Makine öğrenmesi NO2 Sentinel-5P
This study, leveraging the potential of remote sensing data and machine learning methods in air quality prediction, aimed to estimate hourly NO2 concentrations obtained from 10 air quality monitoring stations in İzmir between 2022 and 2023. In this context, the random forest algorithm was applied using Sentinel-5P satellite data, reanalysis products, and digital elevation model parameters. The model’s performance was evaluated using 10-fold cross-validation, with the metrics R2 , index of agreement (IA), root mean square error (RMSE), and mean absolute error (MAE) calculated as 0.71, 0.91, 14.52, and 8.88, respectively. These accuracy values provide a firm reference for national air quality modeling studies. The analysis revealed seasonal and spatial variations influenced the model’s performance. Specifically, the presence of outliers and the impact of seasonal conditions on the accuracy of Sentinel-5P data played a significant role in the performance variations. Feature importance analyses indicated that the most influential parameters in the model’s predictions were vegetation, Sentinel-5P data, albedo, and elevation. This study offers a comprehensive approach for reliably estimating NO2 concentrations in areas where measurement networks are limited and serves as a valuable resource for decision-makers in combating air pollution. It is foreseen that future large-scale modeling studies across Türkiye for other air pollutants will contribute significantly to air pollution analytics and environmental policy development processes.
Air quality prediction İzmir Machine learning NO2 Sentinel-5P
Birincil Dil | Türkçe |
---|---|
Konular | Hava Kirliliği Modellemesi ve Kontrolü |
Bölüm | Araştırma Makaleleri |
Yazarlar | |
Yayımlanma Tarihi | 22 Nisan 2025 |
Gönderilme Tarihi | 25 Kasım 2024 |
Kabul Tarihi | 3 Şubat 2025 |
Yayımlandığı Sayı | Yıl 2025 Cilt: 15 Sayı: 1 |