摘要:空气质量指数(AQI)的变化具有时间和空间双重属性,同时呈现出非线性、非平稳、高噪声和高波动等特征,已有的AQI预测方法难以充分提取其时空特征并实现稳定的有效预测。本文对AQI时空数据进行有效标识和提取,通过构建三维空间张量,提出一种时空数据驱动下基于多尺度3D-CNN-CBAM模型的AQI预测方法。首先,在考虑本地与邻近地区之间空间域权重的基础上,运用互信息(MI)对AQI影响因素进行筛选。其次,利用多元经验模态分解(MEMD)方法和样本熵(SE)分别将历史数据和影响因素序列分解重构为更具规律性的高频序列、低频序列和趋势项。然后,根据分解得到的各地AQI数据、大气污染物浓度值和气象因素变量,构建子序列三维空间张量,以反映其时空特征演变。在此基础上,设计多尺度三维卷积注意力机制(3D-CNN-CBAM)网络模型对子序列进行预测,以有效提取AQI与其影响因素之间的关键时空关联性特征,并降低噪声信息对拟合效果的干扰。最后,集成得到目的地AQI预测值。将本文方法应用于长江三角洲城市群2019年-2023年日度AQI预测。结果表明,该方法适用于具有时空属性的空气质量指数预测,与现有方法相比具有更高的预测精度和适用性。