Predicción e interpolación dinámica de los niveles de contaminación atmosférica mediante datos de intensidad de tráfico y dirección del viento

Abstract

[ES] En este trabajo se presenta un método para predecir e interpolar los niveles de contaminación atmosférica en la ciudad de Valencia. En primer lugar, se comparan diferentes modelos de regresión, siendo capaces de predecir el nivel de cuatro contaminantes (NO, NO2, O3, SO2) en las seis estaciones de medición de contaminación de la ciudad de Valencia. La fuerza y dirección del viento son factores clave en la propagación de los contaminantes, generados en gran medida por las emisiones producidas por los vehículos que circulan por las ciudades. Por esta razón, se estudian diferentes técnicas para incorporar estos factores en los modelos de predicción. En segundo lugar, se analiza como extrapolar las predicciones a toda la ciudad. Con este propósito, se propone un nuevo método de interpolación que tiene en cuenta la dirección del viento a la hora de calcular el resultado. Los experimentos con validación cruzada muestran que este método mejora los resultados en comparación con otros métodos conocidos. Finalmente, se utilizan estos métodos para extrapolar los resultados a toda la ciudad y generar mapas de la contaminación atmosférica en Valencia.

[CA] En este treball es presenta un mètode per a predir i interpolar els nivells de contaminació atmosfèrica en la ciutat de València. En primer lloc, es comparen diferents models de regressió, sent capaços de predir el nivell de quatre contaminants (NO, NO2, O3, SO2) en les sis estacions de mesurament de contaminació de la ciutat de València. La força i direcció del vent són factors clau en la propagació dels contaminants, generats en gran manera per les emissions produïdes pels vehicles que circulen per les ciutats. Per esta raó, s’estudien diferents tècniques per a incorporar estos factors en els models de predicció. En segon lloc, s’analitza com extrapolar les prediccions a tota la ciutat. Amb este propòsit, es proposa un nou mètode d’interpolació que té en compte la direcció del vent a l’hora de calcular el resultat. Els experiments amb validació encreuada mostren que este mètode millora els resultats en comparació amb altres mètodes coneguts. Finalment, s’utilitzen estos mètodes per a extrapolar els resultats a tota la ciutat i generar mapes de la contaminació atmosfèrica a València.

[EN] This work presents a method for predict and interpolate the levels of urban air pollution for the city of Valencia. First, we compare several regression models able to predict the levels of four different pollutants (NO, NO2, O3, SO2) in the six pollution measurement stations of the city of Valencia. Wind Strength and Wind Direction are key features in the propagation of pollutants, generated mostly by vehicles circulating in the city. We study different techniques to incorporate these factors in the regression models. In second place, we analyse how to interpolate forecasts all around the city. Here, we propose a new interpolation method that takes wind direction into account. We compare this proposal with respect to well-known interpolation methods. By using these contamination estimates, we are able to generate pollution maps of the city of Valencia.