Predicción de valores del contaminante atmosférico benceno en Madrid con metodologías de Machine Learning, y análisis mediante georreferenciación de datos

  1. Menéndez García, Luis Alfonso
Dirixida por:
  1. Antonio Bernardo Sánchez Director
  2. Paulino José García Nieto Director

Universidade de defensa: Universidad de León

Fecha de defensa: 07 de xuño de 2021

Tribunal:
  1. Asunción Cámara Obregón Presidente/a
  2. José Alberto Benítez Andrades Secretario
  3. Javier Menéndez Rodríguez Vogal
Departamento:
  1. TECNOLOGÍA MINERA, TOPOG. Y ESTRUCTURAS

Tipo: Tese

Resumo

La contaminación atmosférica en las grandes ciudades representa un problema mundial para el medio ambiente y el ser humano, afectando a la salud de las personas, seres vivos, plantas, degradación de los materiales, disminuyendo la calidad de vida y con un coste social y económico. La legislación establece la necesidad de evaluar la concentración de los contaminantes, o bien determinarla mediante modelos cuando la medición no sea posible. La predicción a través de modelos matemáticos y de la relación existente con otros contaminantes permite anticiparse a episodios de alta contaminación y así las autoridades pueden tomar decisiones, planificar y establecer medidas de prevención y control para tratar de mejorar la calidad del aire y proteger la salud y bienestar de las personas. En esta tesis se analizan los datos recopilados por las redes de vigilancia de calidad del aire de las estaciones de la Comunidad y del Ayuntamiento de Madrid desde 2001 hasta 2020, estudiando la evolución del benceno a lo largo de los años, su relación con otros contaminantes y su predicción a partir de ellos, a un nivel de escala local. Se estudian los datos recopilados por 8 estaciones durante diferentes periodos temporales utilizando modelos de aprendizaje automático basados en regresión y modelos de series temporales univariantes y multivariantes, estableciendo la relación entre el benceno y óxidos de nitrógeno, dióxido de nitrógeno, tolueno y material particulado inferior a diez micras y la predicción de la concentración de benceno a partir de las observaciones de estos últimos. También se analiza la relación del benceno con los contaminantes de referencia durante 8 años en una de las estaciones y se realizan predicciones de la concentración de benceno a partir de ellos. Para cada uno de los modelos establecidos y para cada estación se comparan los resultados a través de medidas de rendimiento. A través de un sistema de información geográfica se estudia la distribución espacial de la concentración de benceno en el municipio de Madrid a partir de las observaciones registradas en sus estaciones de medición, en distintos periodos y tramos horarios.