基于注意力机制的城市多元空气质量数据缺失值填充

来源：计算机工程与科学杂志2023年第8期北京时间：

作者：马思远, 焦佳辉, 任晟岐, 宋伟

单位：（1.郑州大学河南省大数据研究院，河南 郑州 450052；2.郑州大学计算机与人工智能学院，河南 郑州 450001）

摘要：空气污染严重影响着人类的身体健康与社会的可持续发展，但传感器获取的多元变量空气质量数据往往存在缺失值，这为数据的分析与处理带来了困扰。目前，许多对某一种空气成分变化的分析方法只依赖于此属性的时间数据与空间数据，忽略了在相同时间区间内其他空气成分对此属性变化趋势的影响，且在离散型缺失数据的填充上难以达到理想的效果。提出了一种时间注意力深度学习模型(TAM)。该模型使用注意力机制来关注不同时间戳之间的相关性与不同特征时间序列之间的相关性，并结合短期历史数据来填充多元变量空气质量数据中的缺失读数。使用北京市的空气质量数据对所提出的模型进行评估，实验结果表明，相比较于其他10种基线模型，TAM具有一定优势。

关键词：空气质量,缺失值填充,注意力机制,深度学习,

基金资助：国家高能物理科学数据中心开放课题（HT-HEPS-T7-01050200-21-0008）；河南省科技攻关计划国际合作项目（172102410065）；河南省高等学校重点科研项目（22A520010）