I nte rna t io na l J o urna l o f   Adv a nces in Applie d Science s   ( I J AAS)   Vo l.  1 5 ,   No .   2 ,  J u n e   20 2 6 ,   p p .   501 ~ 5 1 7   I SS N:  2252 - 8814 ,  DOI :  1 0 . 1 1 5 9 1 /i j aa s . v 1 5 . i 2 . pp 501 - 5 1 7           501       J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ij a a s . ia esco r e. co m   Es ti m a ti ng  roa d t ra nspo rt  e m iss io n s in Tha ila nd usin g     da ta - driv en  m o de ling  appro a ches       P ha cha y a   Cha iw cha n 1 ,   K un y a nu t h K ula rbph et t o ng 2   1 D i g i t a l   I n n o v a t i o n   M a n a g e me n t   P r o g r a m,  F a c u l t y   o f   S c i e n c e   a n d   T e c h n o l o g y ,   S u a n   S u n a n d h a   R a j a b h a t   U n i v e r si t y ,   B a n g k o k ,   T h a i l a n d   2 C o mp u t e r   S c i e n c e   P r o g r a m,  F a c u l t y   o f   S c i e n c e   a n d   T e c h n o l o g y ,   S u a n   S u n a n d h a   R a j a b h a t   U n i v e r si t y ,   B a n g k o k ,   T h a i l a n d       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   A p r   1 0 ,   2 0 2 5   R ev i s ed   Ma r   1 3 ,   2 0 2 6   A cc ep ted   A p r   2 2 ,   2 0 2 6       T ra ff ic  e m issio n s  re m a in   a   p iv o tal  f a c to r  in   Ba n g k o k ’ s  a ir  q u a li ty   issu e s,   p a rti c u larly   a s  th e   c it y   e x p a n d s  a n d   v e h icle   ty p e s  b e c o m e   m o re   v a ried   a n d   trad it io n a l  e m issio n - in v e n to ry   to o ls,  s u c h   a s  Co m p u ter  P ro g r a m m e   to   Ca lcu late   Em issio n s  f ro m   Ro a d   Tran sp o rt  ( CO P ERT )   a n d   lab o ra to r y   d riv in g   c y c les ,   a re   u se f u l  b u t   o f ten   f a ll   sh o rt   w h e n   a p p li e d   t o   c o n g e ste d   r e a l - w o rld   c o n d i ti o n s.  T h is  w o rk   re sp o n d s  to   t h a t  g a p   b y   c o m b in in g   lab o ra to ry   m e a su re m e n ts,  re g u lato ry   e m i ss io n   f a c to rs,  a n d   v e h icle - re g istratio n   in f o rm a ti o n   to   e stim a te  CO 2   e m is sio n s  a t  t h e   v e h icle   lev e l.   Da ta   f ro m   1 , 8 4 6 , 1 1 1   re g istere d   v e h icle s  (Ja n u a ry   2 0 2 3 – Ja n u a ry   2 0 2 5 )   w e re   c o n so li d a ted   f ro m   En v iro n m e n tal  P ro tec ti o n   A g e n c y   ( EP A )   f u e l - e c o n o m y   tes ts,  COP ERT /E u r o   sta n d a rd s ,   a n d   t h e   T h a i  DLT   re g istr y .   Af te r   h a rm o n izin g   a tt rib u tes   a c ro ss   a ll   so u rc e s,  a d d it i o n a l  f e a tu re s  w e r e   c re a ted   a n d   sc re e n e d   u sin g   re c u rsiv e   f e a t u re   e li m in a ti o n   (RF E).   T h re e   m o d e ls  w e r e   train e d   a n d   e v a lu a ted   u sin g   c o e ff icie n t  o f   d e ter m in a ti o n   (R 2 ) ,  r o o t  m e a n   sq u a re   e rro r   ( RM S E ) ,   a n d   m e a n   a b so l u te  e rr o r  ( M A E ) .   Ca tBo o st   p r o v id e d   th e   m o st  re li a b le   p re d ictio n s  (R M S E   = 2 3 . 4   g /k m ;  M A E   = 1 4 . 6   g /k m ;  R 2   = 0 . 9 2 1 ),   f o ll o w e d   b y   d e e p   n e u ra l  n e tw o rk   (DN N)  (R 2   = 0 . 8 8 7 )   a n d   su p p o rt   v e c to r  re g r e ss io n   (S V R)  (R 2   = 0 . 8 4 6 ) .   RF E  c o n siste n tl y   id e n ti f ied   f u e l - c o n su m p ti o n   m e a su re s,  e m is sio n   f a c to rs ,   a n d   tailp ip e   CO 2   a s  th e   m o st   in f lu e n ti a l  v a riab les   a n d   t h e   re su l ts  p ro v i d e   a   c lea re r  p ictu re   o f   h o w   v e h icle   tec h n o l o g ies   c o n tri b u te  to   Ba n g k o k ’s  CO 2   b u rd e n   a n d   su p p o rt  p o li c y   m e a su re s  su c h   a s  e m issio n   tax e s,   in c e n ti v e s  f o r  l o w - e m issio n   v e h icle s,  a n d   m o n i to rin g   o f   h ig h - e m issio n   g ro u p s.   K ey w o r d s :   Data - d r iv e n   m o d eli n g   E m is s io n   e s ti m atio n   Ma ch i n e  lear n i n g     Ur b an   p o llu tio n     Veh icle  C O 2   e m is s io n s   T h is i s  a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC  BY - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Ku n y a n u th   K u lar b p h etto n g   C o m p u ter   Scien ce   P r o g r a m ,   F ac u lt y   o f   Scie n ce   an d   T ec h n o l o g y ,   S u an   Su n a n d h a  R aj ab h at  Un i v er s it y   1   U - T h o n g   No k   R o ad ,   B an g k o k   1 0 3 0 0 ,   T h ailan d     E m ail:  k u n y an u t h . k u @ s s r u . ac . th       1.   I NT RO D UCT I O N   T h e  tr an s p o r tatio n   s ec to r   r em ain s   o n e  o f   th e  m ai n   s o u r ce s   o f   g r ee n h o u s e  g a s   e m i s s io n s   i n   T h ailan d ,   an d   C O 2   f r o m   v eh icle  ex h a u s t  co n ti n u es  to   d r iv e  n atio n a l  w ar m i n g   tr en d s   at  a  n o tice ab le  s ca le  [ 1 ] – [ 4 ] .    A ir   p o ll u tio n   lin k ed   to   tr a f f ic  also   a f f ec t s   p u b lic   h ea l th   d ir ec tl y .   T h e  i m p ac t s   ar e  p ar ticu lar l y   s er io u s     f o r   g r o u p s   alr ea d y   at  r is k ,   in cl u d in g   c h ild r en ,   o ld er   ad u lts ,   a n d   p eo p le  w it h   c h r o n ic  r esp ir ato r y   o r   ca r d io v ascu lar   ill n es s es .   W o r ld   Hea lth   Or g an izatio n   ( W HO)   r ep o r ts   th at  o u td o o r   air   p o llu tio n   ac co u n ted   f o r   r o u g h l y   6 8 %  o f   p r em at u r e  d ea th s   i n   2 0 1 9 ,   m ai n l y   f r o m   is c h e m ic  h ea r t  d is ea s e,   s tr o k e,   ch r o n ic  o b s tr u cti v e   p u l m o n ar y   d i s ea s e   ( C OP D ) ,   lo w er   r esp ir ato r y   i n f ec tio n s ,   an d   l u n g   ca n ce r   [ 5 ] .   As  o f   Sep te m b er   2 0 2 3 ,   T h ail an d   h ad   m o r e  t h a n     4 4   m i llio n   r e g is ter ed   v e h icles .   W h en   co m b i n ed   w it h   p er s i s ten t  co n g e s tio n ,   s to p - a n d - g o   d r iv in g ,   an d   m i x ed   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8814   I n t J   A d v   A p p l Sci ,  Vo l.  1 5 ,   No .   2 ,   J u n e  2 0 2 6 :   5 0 1 - 517   502   v eh ic le  tech n o lo g ies,  th e s e  co n d itio n s   m a k e  C O 2   e m is s io n s   in   B an g k o k   f ar   m o r e  v ar iab le  th an   n atio n al   av er ag es  w o u ld   s u g g es t  [ 6 ] .    Su c h   cir cu m s ta n ce s   p o in t  to   th e  n ee d   f o r   m o r e  d etailed   an d   d ata - d r iv en   e m is s io n - esti m atio n   ap p r o ac h es  to   s u p p o r t  u r b an   p lan n i n g   an d   ev id e n ce - b ased   p o licy .   T h e  r ec en t  ad o p tio n   o f   E u r o   5   an d   th e   tr an s itio n   to w ar d   E u r o   6   s tan d ar d s   r ef lect  T h aila n d ’ s   ef f o r ts   to   r e d u ce   p o llu ta n ts   s u c h   as  NO x ,     PM 2. 5 ,   h y d r o ca r b o n s ,   an d   C O .   Ho w e v er ,   th ese  r eg u latio n s   p r o v id e  r elativ el y   li m ited   g u id an ce   o n   r ea l - w o r ld   CO 2   e m is s io n s   [ 7 ] .   P r ev io u s   r e s e ar c h   i n   T h a il a n d   h a s   m a i n l y   r el ied   o n   d e te r m i n is t ic   to o l s ,   p ar ti c u l ar l y   C o m p u te r   P r o g r a m m e   to   C al c u lat e  E m i s s io n s   f r o m   R o ad   T r a n s p o r t  ( C OP E R T )   a n d   E u r o   4 – 6   e m i s s io n   f ac to r s ,     wh i c h   e s ti m a t e  e m i s s io n s   b a s ed   o n   s ta n d ar d iz ed   d r i v i n g   c y cl e s   a n d   t y p ic al  f u el  c h ar ac t er is t ic s   [ 8 ] ,   [ 9 ] .  W h il e  t h e s e   m e t h o d s   ar e   w i d el y   u s ed ,   t h e y   s tr u g g le   to   ca p t u r e  t h e  co m p le x it y   o f   r ea l  d r i v i n g   i n   m e tr o p o l it a n   ar e a s .   T h e  r e s e ar c h   i n   [ 8 ] – [ 1 0 ]   s h o w s   t h a t   C OP E R T   o u tp u t s   ca n   v ar y   co n s i d er ab l y   a n d   s o m e t i m e s   o v e r p r ed ic t   C O 2   e m i s s io n s   a t  lo w   u r b a n   s p e ed s ,   i n d i ca ti n g   t h e   n e ed   f o r   ad j u s t m e n t  u s i n g   lo ca l  d ata  a n d ,   i n   s o m e  c a s e s ,   t h e  v a l u e  o f   i n te g r at i n g   m a c h i n e   lea r n i n g   te c h n iq u e s .   E m i s s io n   f ac to r s   u n iq u e  to   B an g k o k   t h a t  ar e  g e n er at ed   f r o m   c h a s s i s   d y n a m o m e t er   te s ti n g   h a v e   a ls o   b e e n   e s ta b li s h ed   to   i m p r o v e   ac c u r ac y   u n d er   l o ca l  d r i v i n g   co n d i tio n s   [ 1 1 ] ,   e v e n   t h o u g h   t h e ir   p r a ct ic al  a p p l ic at io n   i s   s ti ll  li m i t ed   b e ca u s e   o f   lab o r ato r y   co n s tr ai n t s   a n d   s m a ll   s a m p l e  q u a n t i ti es .   F u r t h er   a n a l y s i s   w i t h   C OP E R T   f o r   t h e   B a n g k o k   Me t r o p o li ta n   R e g i o n   p r o v id e s   co n t e x t   f o r   u r b a n   e m i s s io n s   [ 1 2 ] ;  n e v er t h e le s s ,   t h e s e  m e t h o d o lo g ie s   s t i ll  la c k   r es o l u tio n   a t  t h e  v e h i cl e  le v el.   I n ter n atio n all y ,   m ac h i n e   lear n in g   m o d els  h av e   d e m o n s tr at ed   th e  ab ilit y   to   o u tp er f o r m   tr ad itio n al  r eg r ess io n   f o r   C O 2   est i m at i o n ,   in cl u d in g   ex p lai n ab le  m ac h in e  lear n i n g   f r a m e w o r k s   [ 1 3 ] ,   m u lti - m o d el   en s e m b les  co m p ar i n g   u p   to   1 8   alg o r ith m s   [ 1 4 ] ,   an d   ap p licatio n s   h i g h l ig h ti n g   t h e  s u p er io r ity   o f   m ac h i n e  lear n in g   o v er   cla s s ica l  s tat is t ical  m et h o d s   i n   tr an s p o r t - e m is s io n   an al y s is   [ 1 5 ] .   Mo r eo v er ,   C atB o o s t - b ased   f o r ec asti n g   h a s   s h o w n   s tr o n g   ac cu r ac y   f o r   lig h t - d u t y   v e h icl e  C O 2   p r ed ictio n   an d   r o b u s tn e s s   in   h e ter o g en eo u s   f leets  s i m i lar   to   B an g k o k ’ s   [ 1 6 ] .  B r o a d er   r ev ie w s   o f   m ac h i n e  lear n in g ,   ar tif icial  n e u r al  n et w o r k s ,   an d   d ee p   lear n in g   m eth o d s   i n   tr an s p o r t - e m is s io n s   m o d eli n g   f u r t h er   s u p p o r t  th e  g r o w i n g   s h if t  to w ar d   d ata - d r iv e n   ap p r o ac h es  [ 1 7 ] .   Ho w e v er ,   m o s t  e x i s ti n g   m ac h i n e  lear n in g   s t u d ies   r el y   o n   ce r ti f icat io n   d ataset s ,   s m all   ex p er i m e n tal  s a m p les,  o r   v e h icle  f leets  f r o m   n o n - A s ia n   r eg io n s ,   li m it in g   t h eir   ap p licab ilit y   to   co m p lex ,   m i x ed - tec h n o lo g y   m e g ac itie s   s u c h   as B an g k o k .     T ab le   1   p r esen ts   a  co m p ar ativ e  o v er v ie w   o f   co n v e n tio n a l  e m is s io n   est i m a tio n   f r a m e w o r k s   an d   m ac h in e  lear n i n g   ap p r o ac h e s   f r eq u e n tl y   ap p lied   in   tr a n s p o r tatio n - r elate d   C O 2   e m i s s io n   s t u d ies.  T h e   co m p ar is o n   h i g h li g h ts   t h eir   m et h o d o lo g ical  s tr en g t h s   a n d   p r ac tical  lim i tatio n s .   I t  also   ad d r ess es  th eir   r elev an ce   to   B an g k o k ' s   u r b an   tr af f ic  co n d itio n s   an d   h eter o g e n eo u s   v e h icle  r eg i s tr at io n   c h ar ac ter is tics .   T h ese  co llectiv e  f i n d in g s   r ev ea l  t w o   ess e n tial  g ap s .   First,   f e w   s tu d ie s   in te g r ate  d etailed   v eh icle   attr ib u tes,  s u c h   a s   m o d el   y e ar ,   en g i n e  d i s p lace m e n t,  f u el   t y p e,   a n d   E u r o   ce r ti f icatio n ,   w ith   s ta n d ar d ized   e m is s io n   f ac to r s   to   en ab le  v eh ic le - lev el  C O 2   esti m atio n .   Seco n d ,   to   th e  b est  o f   c u r r en t  k n o w led g e ,     n o   p r io r   r esear ch   h as  co m b in ed   E P A   lab o r ato r y - te s ted   C O 2   v alu e s ,   C OP E R T /Eu r o   r eg u lato r y   f ac to r s ,     an d   a  lar g e - s ca le  r ea l - w o r ld   r eg is tr atio n   d ataset  w it h i n   a  u n if ied   an al y tical  a n d   m ac h in e   l ea r n in g   f r a m e w o r k   f o r   B an g k o k .   T o   ad d r ess   th ese  g ap s ,   t h is   s tu d y   i n te g r ates t h r ee   co m p le m e n tar y   d ataset s :    i)   L ab o r ato r y - b ased   f u e l  ec o n o m y   an d   C O 2   m ea s u r e m e n ts   f r o m   th e   U. S.  E n v ir o n m e n tal  P r o tectio n   Ag e n c y   ( E P A ) .   ii)   A   co m p r eh e n s i v e  r eg is tr y   o f   1 . 8 4 6   m il lio n   v e h icle s   r ec o r d ed   b y   th e  Dep ar t m e n t  o f   L an d   T r an s p o r t  ( DL T )   in   B an g k o k   b et w ee n   2 0 2 3   an d   2 0 2 5 .   iii)   C OP E R T /Eu r o   4 – 6   em i s s io n   f ac to r s   co m m o n l y   u s ed   i n   in ter n atio n al  e m i s s io n - in v e n to r y   s y s te m s .     T h ese  s o u r ce s   ar e  h ar m o n ized   in to   a   u n i f ied   v eh ic le - le v el   a n al y tical  d atase t  to   d ev e lo p   an d   ev alu a te  th r ee   m ac h i n e   lear n i n g   m o d els :   C atB o o s t,  s u p p o r t  v ec to r   r eg r ess io n   ( SV R ) ,   an d   d ee p   n eu r al  n et w o r k s   ( DNN) .   T h e  m o d els  ar e  u s ed   to   esti m ate  r ea l - w o r ld   C O 2   e m is s io n s   at  th e  in d i v id u al - ve h icle  lev el  a n d   to   co m p ar e  p r ed ictiv e  p er f o r m a n ce   ac r o s s   en s e m b le - b ased ,   k er n el - d r iv e n ,   an d   d ee p   lea r n in g   ap p r o ac h es.  I n   ad d itio n ,   th e  an al y s is   e x a m i n es  h o w   k e y   v eh icle  c h ar ac ter i s tics ,   s u c h   as  en g i n e  d is p lace m en t,  f u el  t y p e,   a n d   E u r o   ce r tif icatio n ,   s h ap e  CO 2 - e m is s io n   b e h av io r ,   th er eb y   o f f er in g   e m p ir ical  i n s i g h ts   t h at  m a y   in f o r m   tar g eted   r eg u lato r y   m ea s u r es a n d   f u t u r e  tr an s p o r t - e m is s io n   p o licies.   T h e  r em ai n d er   o f   t h e  ar ticle  i s   o r g an ized   as  f o llo w s .   Sectio n   2   p r o v id es  a  d etailed   d escr ip tio n   o f   t h e   s tu d y   ar ea ,   th e  d ata  s o u r ce s   u s ed ,   an d   th e  p r ep r o ce s s in g   s tep s   ap p lied   to   p r ep a r e  th e  d ata  f o r   an aly s i s .     Sectio n   3   d escr ib es  th e  ex p er i m en tal  w o r k f lo w   a n d   th e  p r o ce d u r es  f o llo w ed   d u r in g   m o d el   tr ain in g .   Sectio n   4   p r esen ts   t h e  r es u lt s ,   in cl u d i n g   ass es s m en t s   o f   v ar iab le  i m p o r tan ce ,   m ea s u r es  o f   p r ed ictio n   ac cu r ac y ,   a n d   a n   an al y s is   o f   e m is s io n   c h ar ac ter is tics .   Sec tio n   5   co n cl u d es th e  p ap er   w it h   p o lic y   co n s id er atio n s   a n d   s u g g esti o n s   f o r   d ir ec tio n s   f o r   f u t u r e  w o r k .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   A d v   A p p l Sci     I SS N:   2252 - 8814       E s tima tin g   r o a d   tr a n s p o r t e mis s io n s   in   Th a ila n d   u s in g   d a ta - d r iven   mo d elin g   …   ( P h a c h a ya   C h a iw ch a n )   503   T ab le  1 .   C o m p ar ativ e  o v er v ie w   o f   C O 2   e m is s io n   e s ti m atio n   m et h o d s   A p p r o a c h / mo d e l   S t r e n g t h s   L i mi t a t i o n s   R e l e v a n c e   t o   B a n g k o k   c o n t e x t   K e y   r e f e r e n c e s   T h a i   l o c a l   e mi ssi o n   s t u d i e s   P r o v i d e   l o c a l i z e d   e mi ssi o n   f a c t o r s  a n d   r e a l - w o r l d   c o n t e x t u a l   i n s i g h t s   L i mi t e d   sca l a b i l i t y   f o r   l a r g e   f l e e t - l e v e l   p r e d i c t i o n   a n d   d y n a mi c   f o r e c a st i n g   U se f u l   f o r   r e g i o n a l   c a l i b r a t i o n   a n d   v a l i d a t i o n   o f   B a n g k o k - sp e c i f i c   e mi ss i o n   c h a r a c t e r i st i c s   N i l r i t   e t   a l .  [ 2 ] ,   [ 3 ] ,    S i r i t h i a n   e t   a l .   [ 1 1 ] ,    K u so n   e t   a l .  [ 1 2 ]   C O P ER T   C o n si s t e n t ,   i n t e r n a t i o n a l l y   r e c o g n i z e d ,   a n d   su i t a b l e   f o r   n a t i o n a l   i n v e n t o r i e s   M a y   o v e r e st i mat e   e mi ssi o n s  u n d e r   l o w - sp e e d   c o n g e st i o n   a n d   st o p - a n d - g o   t r a f f i c   c o n d i t i o n s   B a n g k o k ’ s  h i g h l y   c o n g e st e d   u r b a n   t r a f f i c   r e q u i r e s e mp i r i c a l   a d j u s t me n t   a n d   l o c a l i z e d   c a l i b r a t i o n   L e j r i   e t   a l .  [ 8 ] ,   D e y   e t   a l .  [ 9 ] ,  C O P ER T / EEA   [ 1 8 ] ,   K h o l o d   e t   a l .  [ 1 9 ] ,   N t z i a c h r i st o s   e t   a l .  [ 2 0 ]   En se mb l e   mac h i n e   l e a r n i n g   ( R a n d o m  f o r e st / X G B o o st )     R o b u st   t o   o u t l i e r s;   e f f e c t i v e   f o r   n o n l i n e a r   t a b u l a r   p r e d i c t i o n   a n d   f e a t u r e   i n t e r a c t i o n   mo d e l i n g     R e q u i r e s c a r e f u l   e n c o d i n g   a n d   m a y   su f f e r   f r o m l e a k a g e   i n   h i g h - c a r d i n a l i t y   c a t e g o r i c a l   v a r i a b l e s   P e r f o r ms r e a so n a b l y   w e l l   b u t   may   st r u g g l e   w i t h   B a n g k o k ’ s  e x t r e m e l y   h e t e r o g e n e o u s D L T   c a t e g o r i c a l   st r u c t u r e     G u r c a n   [ 1 4 ] ,    Ç ı n a r e r   e t   a l .  [ 1 5 ] ,    Z h o u   e t   a l .  [ 1 6 ]     S V R   S t r o n g   n o n l i n e a r   a p p r o x i mat i o n   c a p a b i l i t y   a n d   e f f e c t i v e   g e n e r a l i z a t i o n   p e r f o r man c e     S e n si t i v e   t o   k e r n e l   se l e c t i o n   a n d   h y p e r p a r a me t e r   t u n i n g ;   c o mp u t a t i o n a l l y   e x p e n si v e   f o r   v e r y   l a r g e   d a t a se t s    B a n g k o k ’ s  d a t a se t   ( ~ 1 . 8 M )   p o se s  c o mp u t a t i o n a l   c h a l l e n g e s   Ç ı n a r e r   e t   a l .   [ 1 5 ] ,   N a t a r a j a n   e t   a l .   [ 2 1 ]     O p e n   v e h i c l e   sp e c i f i c a t i o n   a n d   f u e l   e c o n o m y   d a t a se t s   L a r g e - sca l e   st a n d a r d i z e d   v e h i c l e   i n f o r mat i o n ;   u se f u l   f o r   f e a t u r e   e n g i n e e r i n g   a n d   f l e e t   mat c h i n g   M a y   l a c k   l o c a l i z e d   d r i v i n g   b e h a v i o r   a n d   o p e r a t i o n a l   v a r i a b i l i t y   S u p p o r t s  i n t e g r a t i o n   w i t h   B a n g k o k   D L T   r e g i st r a t i o n   a t t r i b u t e s  a n d   f l e e t   h e t e r o g e n e i t y     O p e n d a t a so f t   d a t a se t   [ 2 2 ] ,   D L T   d a t a se t   [ 2 3 ]   Eu r o   4 – 6  c e r t i f i c a t i o n   st a n d a r d s   En a b l e s st a n d a r d i z e d   c r o ss - man u f a c t u r e r   c o mp a r i so n   a n d   r e g u l a t o r y   b e n c h mar k i n g   L a b o r a t o r y - b a se d   v a l u e s ma y   d i f f e r   su b s t a n t i a l l y   f r o m  r e a l - w o r l d   u r b a n   e mi ssi o n s    B a n g k o k   f l e e t   i n c l u d e s  man y   p r e - Eu r o   v e h i c l e s a n d   m i x e d   t e c h n o l o g i e s   Eu r o p e a n   C o mm i ssi o n   [ 2 4 ] ,  F o n t a r a s  e t   a l .  [ 2 5 ]     S i mu l a t i o n   mo d e l s  ( P H EM ,   M O V ES)   C a p t u r e s d y n a mi c   b e h a v i o r ;   h i g h   r e a l i sm  f o r   mi c r o - sca l e   a n a l y si s   R e q u i r e s h i g h - r e so l u t i o n   sp e e d ,  t i me ,   a n d   t r a j e c t o r y   d a t a   B a n g k o k   l a c k s  h i g h - r e so l u t i o n   sp e e d   p r o f i l e   d a t a   L e j r i   e t   a l .  [ 8 ] ,    F o n t a r a s  e t   a l .  [ 2 5 ]   L i n e a r / t r a d i t i o n a l   r e g r e ssi o n   S i mp l e ;   i n t e r p r e t a b l e ;   r e p r o d u c i b l e   L i mi t e d   a b i l i t y   t o   mo d e l   n o n l i n e a r   i n t e r a c t i o n s  a n d   h e t e r o g e n e o u s fl e e t   b e h a v i o r     B a n g k o k ’ s  mi x e d   v e h i c l e   t e c h n o l o g i e s  a n d   n o n l i n e a r   t r a f f i c   c o n d i t i o n s   r e d u c e   p r e d i c t i v e   c a p a b i l i t y     N a t a r a j a n   e t   a l .   [ 2 1 ]   G r a d i e n t   b o o st i n g   f o r   c a t e g o r i c a l   d a t a   ( C a t B o o st )   Ef f i c i e n t l y   h a n d l e s  h i g h - c a r d i n a l i t y   c a t e g o r i c a l   v a r i a b l e s;   r e d u c e s t a r g e t   l e a k a g e ;   st r o n g   p e r f o r man c e   o n   h e t e r o g e n e o u s t a b u l a r   d a t a se t s   R e q u i r e s  h y p e r p a r a me t e r   t u n i n g   a n d   c o mp u t a t i o n a l   o p t i m i z a t i o n   f o r   l a r g e - sca l e   t r a i n i n g     H i g h l y   su i t a b l e   f o r   B a n g k o k ’ s  d i v e r se   f l e e t   c o mp o si t i o n   a n d   l a r g e   c a t e g o r i c a l   f e a t u r e   sp a c e     S u n   e t   a l .   [ 2 6 ] ,    F e n g   e t   a l .   [ 2 7 ]   DNN   C a p t u r e s h i e r a r c h i c a l   n o n l i n e a r   r e l a t i o n s h i p s  a n d   c o m p l e x   f e a t u r e   i n t e r a c t i o n s    S e n si t i v e   t o   o v e r f i t t i n g ;   r e q u i r e s  n o r mal i z a t i o n ;   h i g h   c o mp u t a t i o n a l   c o s t   Ef f e c t i v e   f o r   l a r g e - sca l e   p r e d i c t i o n   b u t   p o t e n t i a l l y   u n st a b l e   u n d e r   mi x e d   I C E/ EV / h y b r i d   f l e e t   d i s t r i b u t i o n s    G h o r b a l   e t   a l .   [ 2 8 ] ,    K o mara  e t   a l .  [ 2 9 ] ,    G a g o   e t   a l .   [ 3 0 ] ,    Al - N e f a i e   a n d   A l d h y a n i   [ 3 1 ]         2.   M AT E RIAL S AN D  M E T H O D   2 . 1 .     Study   a re a   a nd   da t a   s o urce s   T h is   s tu d y   f o c u s es  o n   B an g k o k ,   T h ailan d ’ s   ca p ital  an d   lar g e s t  cit y ,   w i th   o v er   1 0   m i llio n   p o p u latio n   an d   m a n y   u r b an   s u b d is tr icts .   Fig u r e  1   s h o w s   s ig n i f ica n t  b u s i n ess   zo n es,  h i g h - tr a f f ic  r o u tes,  an d   m i x ed   r esid en tial  a n d   co m m er cia l  d is tr icts   i n   th e  s p ec if ied   ar ea .   T h e  d iv er s i f ied   v e h icle  f leet  i n   B an g k o k ,   in c lu d i n g   p ass en g e r   v e h icles,  b u s e s ,   h e av y - d u t y   tr u c k s ,   m o to r c y cles,   an d   o th er s ,   p r o v id es  a  r ea lis tic  en v ir o n m e n t  f o r   m ea s u r in g   C O 2   e m is s io n s .   T h e  in co r p o r atio n   o f   n u m er o u s   s u b d is tr ict s   f ac ilit a tes  v ar iab ilit y   i n   r o ad   in f r astru ct u r e,   tr af f ic  d en s it y ,   an d   v eh icle   u s ag e   p atte r n s ,   al l  o f   w h ic h   ar e  cr it ical  d eter m in an ts   in   e m is s io n   m o d eli n g .   T o   esti m ate  C O 2   em is s io n s   f r o m   v e h icle s   r eg is t er ed   in   B an g k o k ,   T h ailan d ,   th is   s t u d y   e m p lo y s   th r ee   p r i m ar y   d ata  s o u r ce s   to   co n s tr u ct  m ac h i n e  lear n i n g   m o d els.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8814   I n t J   A d v   A p p l Sci ,  Vo l.  1 5 ,   No .   2 ,   J u n e  2 0 2 6 :   5 0 1 - 517   504       Fig u r e  1 .   Stu d y   ar ea   m ap       2. 1 . 1 .   E nv iro nm ent a l  P ro t ec t io n Ag ency   v ehicle  em is s io ns   a nd   f uel e co no m y   da t a s et   T h e  in itial  d atase t  w as  s o u r ce d   f r o m   t h e  U. S.  E P A  [ 2 2 ] ,   [ 2 5 ] ,   co m p r is i n g   s t an d ar d ized     lab o r ato r y - te s ted   d ata  o n   v e h i cle  f u el  ec o n o m y ,   e n g i n e  d is p lace m en t,  m a n u f ac t u r er   s p ec if icatio n s ,   a n d   C O 2   e m is s io n s   m ea s u r ed   in   g r a m s   p er   k ilo m eter   ( g /k m ) .   T h e  m ea s u r e m en ts   p r o d u ce d   at  th e  E P A   Natio n al   Veh icle  an d   F u el  E m i s s io n s   L ab o r ato r y   f u n ctio n   as  b aseli n e  r ef er en ce   v a lu e s .   T h ey   als o   o f f er   d ep en d ab le   esti m ates o f   v e h icle - lev e l e n v i r o n m e n tal  p er f o r m a n ce .     2 . 1 . 2 .   B a ng k o k   v ehicle  re g is t ra t io n da t a s et   T h e  s e co n d   d at as et  co m p r i s e s   1 , 8 4 6 , 1 1 1   v e h i cl e  r e g i s tr a ti o n   r ec o r d s   g a t h er ed   b y   T h a il an d ’ s   D L T   f r o m   J a n u ar y   2 0 2 3   to   J a n u ar y   2 0 2 5   [ 2 3 ] .   T h e  d at as et   e n c o m p a s s e s   v e h i cl e  s i ze   cl a s s ,   b r a n d ,   m o d e l,  f u e l  t y p e,   e n g i n e  t y p e,   a n d   e m i s s io n - co n tr o l  te c h n o lo g i e s .   T h er eb y   o f f er i n g   a  p r ec i s e   r ep r e s e n ta t io n   o f   B an g k o k ’ s   o n - r o ad   v e h ic le  f le et  f o r   l o ca l i ze d   e m i s s io n   m o d el i n g   a n d   t r e n d   a n a l y s i s .       2 . 1 . 3 .   E m is s io n  s t a nd a rds   a nd   m a pp ing   v a ria bles   T h e  th ir d   d ataset  in clu d es  C O 2   em is s io n   f ac to r s   o b tain ed   f r o m   C OP E R T   5   an d   E u r o   4 – 6   em is s io n   ce r tif icatio n   s ta n d ar d s ,   as  r ep o r ted   b y   th e  E u r o p ea n   E n v ir o n m e n t  Ag e n c y   [ 1 8 ] – [ 2 0 ] ,   [ 2 4 ] ,   [ 3 2 ] .   E m is s io n   f ac to r s   w er e  allo ca ted   to   ea c h   r eg is ter ed   v eh ic le  b ased   o n   c r iter ia  in cl u d in g   ce r ti f icatio n   l ev el,   f u el   t y p e,   a n d   en g i n e  tec h n o lo g y .   I n   t h e  ab s en ce   o f   d ir ec t  e m is s io n   n u m b er s   f r o m   E P A   r ec o r d s ,   C OP E R T - b ased   esti m ates   w er e  u t ilized ,   an d   th i s   co r r elatio n   f ac ili tates  a  s ta n d ar d ized   co m p ar is o n   o f   m ea s u r ed   an d   r eg u la to r y   e m i s s io n   v alu e s   an d   s u p p o r ts   th e  p r ed ictio n   o f   C O 2   e m i s s io n s   ac r o s s   v ar io u s   v e h icle  clas s es.     2 . 2 .     Da t a   prepro ce s s ing     R ea l - w o r ld   v eh icle  e m is s io n s   d if f er   b y   3 0 % – 4 0 %  f r o m   lab o r ato r y   te s t  v alu e s   d u e   to   d r iv in g   b eh av io r ,   tr af f ic  co n d itio n s ,   an d   en v ir o n m e n tal  f ac to r s   n o t  r ep r esen ted   in   co n tr o lled   test in g   [ 2 5 ] .   T h e  i m p le m en ta tio n   o f   a  s tr u ctu r e d   d ata   p r et r ea tm e n t  an d   in te g r atio n   p r o ce d u r e  w a s   n ec es s a r y   to   r eso lv e  th ese   d is p ar ities .   I t a ls o   en h a n ce s   t h e  r ea lis m   o f   e m i s s io n   esti m ati o n   f o r   B an g k o k .     2 . 2 . 1 .   Da t a   clea nin g   a nd   ha rm o niza t io n   A ll  d ata s ets  w er e  s ta n d ar d ized   to   en s u r e  co n s i s te n c y   i n   v ar iab le  n a m e s ,   u n it s ,   an d   ca teg o r ical   f o r m at s .   Ma n u f ac t u r er   an d   m o d el  f ield s   w er e  n o r m alize d   ac r o s s   E P A   an d   DL T   r ec o r d s .   I n v alid ,   d u p licated ,   o r   in co m p lete  e n tr ies  w er e  r e m o v ed .   Ve h icles   th at   co u ld   n o t  b e  ass o ciate d   w it h   e m is s io n   f ac to r s ,   s u ch   a s     n o n - m o to r ized   o r   s p ec ial - p u r p o s e  v eh ic les  w er e  ex cl u d ed   f r o m   t h e  a n al y s is .     2 . 2 . 2 .   I nte g ra t io n o f   E P A,   DL T ,   a nd   CO P E RT / E uro   da t a   A   m u lti - s ta g e  i n teg r atio n   p r o ce d u r e  w as  ap p lied   to   co m b in e  t h e  t h r ee   p r i m ar y   d ata  s o u r ce s :     i )   E P A   lab o r ato r y - test ed   CO 2   e m is s io n s   an d   v eh ic le  s p ec i f icatio n s ;  ii )   DL T   v e h icle  r eg i s tr atio n   r ec o r d s   f o r   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   A d v   A p p l Sci     I SS N:   2252 - 8814       E s tima tin g   r o a d   tr a n s p o r t e mis s io n s   in   Th a ila n d   u s in g   d a ta - d r iven   mo d elin g   …   ( P h a c h a ya   C h a iw ch a n )   505   B an g k o k   f r o m   J an u ar y   2 0 2 3   to   J an u ar y   2 0 2 5 ;  an d   iii )   C OP E R T   an d   E u r o   4 – 6   em is s io n   f ac to r s .   E v er y   r eg is ter ed   v e h icle  w as  co r r elate d   w it h   E P A   in f o r m atio n   ac co r d in g   to   b r an d ,   m o d el,   en g in e  d is p lace m e n t,  an d   f u e l  t y p e .   I n   t h e  ab s e n ce   o f   lab o r ato r y - m ea s u r ed   C O 2   d ata,   co ef f icie n ts   d er i v ed   f r o m   th e  C OP E R T   m et h o d o lo g y   w er e  allo ca ted   b ased   o n   v e h icle  cla s s i f ic atio n ,   f u el  t y p e,   an d   E u r o   ce r tif icatio n .   T h is   m et h o d o lo g y   g u ar a n teed   t h at  e v er y   1 , 8 4 6 , 1 1 1   v eh icles  w er e  allo ca ted   a  d esig n ated   C O 2   r ef er en ce   v al u e  f o r   th e  co n s tr u ctio n   o f   t h e  m ac h i n e  lear n in g   m o d el.   F r o m   th e   f u l l   1 . 8 4 6   m i ll i o n   v eh i cl e s ,   7 1 7 , 0 8 9   v e h i c l es   ( ≈ 3 8 . 8 % )   c o u l d   b e   m a t ch e d   w i th   v al id   em is s i o n   i n f o r m a ti o n   ( E P A   o r   C O PE R T ) .   T a b l e   2   s u m m a r i z es   th e   ch a r a c t e r is t i cs   o f   th e   r esu l ti n g   in teg r a t e d   d a t as e t .   T h is   e m p ir ical  s u m m ar y   co r r esp o n d s   w ith   d o cu m e n ted   v e h icle  tr en d s   i n   B an g k o k ,   illu s tr atin g   a  f leet   p r ed o m in a n tl y   co m p o s ed   o f   g aso li n e  p ass en g er   v eh icles,   alo n g s id e  an   in cr ea s i n g   p r e v alen ce   o f   b atter y   elec tr ic  v eh ic les   ( B E V)   an d   late - E u r o - s ta n d ar d   au to m o b iles .       T ab le  2 .   Su m m ar y   s ta tis tic s   o f   th e  in te g r ated   B an g k o k   f leet  d ataset    V a r i a b l e   V a l u e / d i s t r i b u t i o n   T o t a l   mat c h e d   v e h i c l e s   7 1 7 , 0 8 9   V e h i c l e   c l a ss (%)   P a sse n g e r   c a r s 9 4 . 5 % ,   mo t o r c y c l e s  2 . 8 %,   p i c k u p s / S U V s  1 . 8 %,   a n d   o t h e r s  0 . 9 %   F u e l   t y p e   ( %)   G a so l i n e   9 3 . 7 %,   B EV   3 . 7 %,   d i e se l   1 . 6 %,   a n d   h y b r i d / P H EV   1 . 0 %   En g i n e   d i sp l a c e me n t   ( c c )   M e a n ± S D   = 2 , 0 5 7 ± 5 , 7 1 4   Eu r o   st a n d a r d   d i s t r i b u t i o n   Eu r o   ≤ 3   ( 3 7 . 7 %),  E u r o   4   ( 3 8 . 3 %) ,   E u r o   5   ( 1 2 . 3 %) ,   a n d   E u r o   6   ( 1 1 . 4 %)   EPA   C O 2   ( g / k m)   M e a n ± S D   = 3 2 2 . 2 ± 5 5 . 3   R e g i st r a t i o n   y e a r   r a n g e   1 9 9 0 – 2 0 2 5       2 . 2 . 3 .   F ea t ure  eng ineering   Sev er al  d er iv ed   v ar iab les  w er e  cr ea ted   to   im p r o v e  p r ed ictiv e  ca p ac ity   o f   m ac h i n e   lear n i n g   m o d els.   E n g i n e  d is p lace m en t  w a s   g r o u p ed   in to   p r ac tical  ca teg o r ies  ( e. g . ,   <1 . 2   L ,   1 . 2 – 1 . 8   L ,   1 . 8 – 2 . 5   L ,   an d   >2 . 5   L )     to   ca p tu r e  n o n li n ea r   r elatio n s h ip s   b et w ee n   en g i n e  s ize  a n d   C O 2   o u tp u t.  E u r o   e m i s s i o n   s ta n d ar d s   w er e   ass i g n ed   b ased   o n   r eg u lato r y   i m p le m e n tatio n   ti m eli n es  an d   v e h icle  m an u f ac t u r in g   y ea r s ,   w h ile  v eh icle   class es,  li k e  p ass en g er   ca r s ,   p ick u p   tr u ck s ,   m o to r c y cles,  e lectr ic  v eh icle s ,   an d   s p o r t - u ti lit y   v e h icle s ,   w er e   ca teg o r ized   to   r ef lect  f u n ctio n al  d if f er en ce s   in   r ea l - w o r ld   o p er atio n .   Fu el  s y s te m   co n f ig u r atio n s   w er e  f u r t h er   class i f ied   in to   in ter n al  co m b u s tio n   e n g i n e  ( I C E ) ,   h y b r i d ,   p lu g - i n   h y b r id   ( P HE V) ,   an d   B E V  ty p es.    A   s tan d ar d ized   esti m ate  o f   a n n u al  m i leag e  w a s   ap p lied   ac r o s s   v e h icle s   to   s u p p o r t su b s eq u en t a g g r eg a tio n   a n d   co m p ar ati v e  an al y s is .   C ate g o r ical  f ea tu r es  w er e  p r o ce s s ed   ac co r d in g   to   th e  r eq u ir e m en ts   o f   ea ch   m o d elin g   tech n iq u e:  C atB o o s t  w as  ab le  to   in g est  r a w   ca teg o r ical   v ar iab les  d ir ec tl y   u s i n g   its   n ativ e  e n co d in g   m ec h a n i s m s ,   w h er ea s   SV R   an d   DNN  r eq u ir ed   n u m e r ical  tr an s f o r m atio n   v ia  o n e - h o t  e n co d in g   o r     e m b ed d in g   r ep r esen tatio n s .     2 . 2 . 4 .   Cro s s - v a lid a t io n str a t eg y   T o   en h an ce   r o b u s tn e s s   a n d   r ed u ce   s a m p le  b ias,  a  5 - f o ld   cr o s s - v alid atio n   m et h o d   w a s   e m p lo y ed   in s tead   o f   a  s tat ic  tr ain – v a lid atio n – test   d iv i s io n   a n d   th e  d ataset  w as  r an d o m l y   p ar titi o n ed   in to   f i v e  eq u a l   s u b s et s ,   w it h   ea ch   f o ld   u ti liz ed   r ep ea ted ly   as  t h e  test in g   s et  w h ile  th e  r e m ai n i n g   f o u r   f u n ctio n ed   as  th e   tr ain i n g   s et.   P er f o r m a n ce   m etr ics,  in cl u d i n g   co e f f icien t  o f   d eter m i n atio n   ( R 2 ) ,  r o o t  m ea n   s q u ar e  er r o r   ( R MSE ) ,   an d   m ea n   a b s o l u te   er r o r   ( MA E ) ,   w er e  ca lcu lat ed   f o r   ea ch   r ep ea t,   w it h   th e  m ea n   a n d   s tan d ar d   d ev iatio n   s u b s eq u en t l y   r ep o r ted .   Hen ce ,   th is   cr o s s - v alid atio n   s tr ate g y   e n s u r es  t h at  m o d el  ev alu a tio n   r e m ain s   s tab le  an d   r ep r esen tati v e  ac r o s s   d iv er s e  v e h icle  t y p es,  f u el  ca teg o r ies,  an d   e m is s io n   le v els.     2 . 2 . 5 .   M o del  inp ut  prepa ra t io n   T h e  m ac h in e  lear n i n g   m o d els  w er e  tr ain ed   u tili zi n g   v e h icle - le v el  p r ed icto r s ,   in clu d in g   e n g i n e   d is p lace m e n t,  f u el  co n s u m p ti o n ,   f u el  t y p e,   v eh icle  class ,   an d   E u r o   em is s io n   s ta n d ar d .   B ef o r e  f in al  m o d el   b u ild in g ,   r ec u r s i v e  f ea t u r e  eli m i n atio n   ( R FE)   w as  u til ized   to   ascer tain   t h e  m o s t  s i g n i f ic an t  p r ed icto r s   an d   m i n i m ize  r ed u n d a n c y   i n   t h e  f ea tu r e  s et.   T h is   co m p r eh e n s i v e  p r ep r o ce s s in g   p ip elin e ,   in co r p o r atin g   r eg u lato r y   p ar am eter s ,   e m p ir icall y   v alid ated   em i s s io n   v al u es,  a n d   ac tu al  f lee t  ch ar ac ter is tic s ,   y ield ed   a  h ig h - r eso l u tio n   d ataset  ap p r o p r iate  f o r   s u p er v is ed   lear n i n g .   T h e  cu r ated   d a tas et  o f f er s   a  s o lid   b a s is   f o r   p r ec is el y   m o d elin g   v eh ic le - lev el  C O 2   e m is s io n s   u n d er   v ar io u s   tr a f f ic  an d   v e h icl e  co n d itio n s   i n   B an g k o k ’ s   u r b an   s etti n g .     2 . 3 .     M o delin g   t ec hn iqu es   T h r ee   s u p er v is ed   m ac h i n e  lea r n in g   m o d el s   w er e  u s ed   to   esti m ate  v eh icle - lev el  C O 2   e m i s s io n s   u s i n g   h eter o g e n eo u s   u r b an   f leet  d a ta:  DNN,   SV R ,   an d   C atB o o s t.  T h ese  m o d els  w er e  ch o s e n   to   o v er co m e  t h e  s h o r tco m i n g s   o f   d eter m i n i s tic   e m i s s io n   m o d els .   T h e y   ad d r ess   t h eir   co m p le m e n t ar y   s tr en g th s ,   w h ic h   i n cl u d e  h an d li n g   ca teg o r ical  f ea tu r e s ,   m o d eli n g   n o n li n ea r   in ter ac tio n s ,   an d   ca p tu r i n g   h i g h - co m p le x it y   p atter n s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8814   I n t J   A d v   A p p l Sci ,  Vo l.  1 5 ,   No .   2 ,   J u n e  2 0 2 6 :   5 0 1 - 517   506   2 . 3 . 1 .   Ca t B o o s t     C atB o o s t   is   a  g r ad ien t - b o o s ti n g   m et h o d   s p ec if icall y   d esi g n ed   f o r   tab u lar   d atasets   th at   ex ce ls   in   h an d li n g   ca teg o r ical  v ar iab le s   w i th o u t  n ec es s itati n g   co n s id er ab le  p r ep ar atio n .   I t   b u ild s   an   en s e m b le  o f   d ec is io n   tr ee s   in   s u cc es s i v e   p h ases ,   w it h   ea ch   tr ee   r ec tify i n g   th e  r esid u a l  er r o r s   o f   its   p r ed ec ess o r s ,     s o   ac h ie v i n g   e lev ated   f o r ec ast  ac cu r ac y .   C a tB o o s t  is   t h u s   id ea ll y   s u ited   f o r   h eter o g e n eo u s   v e h icle  d ata ,   in cl u d in g   b r an d ,   m o d el,   f u el  t y p e,   E u r o   e m is s io n   s ta n d ar d ,   an d   m an u f ac tu r e  y ea r ,   f r eq u e n tl y   s ee n   i n   e m is s io n   m o d eli n g   r esear ch   [ 2 5 ] .   A   m aj o r   b en ef it  o f   C atB o o s t   its   o r d er e d   tar g et - b ased   en co d in g ,   an   ap p r o ac h   th at  p r ev en ts   tar g et   leak ag e  b y   en s u r i n g   th a t c ateg o r ical  en co d in g s   ar e  g en er ated   en tire l y   f r o m   i n f o r m atio n   av a ilab le  p r io r   to   ea ch   o b s er v atio n   an d   th is   m e th o d   s u b s ta n tiall y   r ed u ce s   o v er f itt in g ,   a  p r ev alen t  p r o b lem   i n   g r ad ien t  b o o s tin g   w h e n   ap p lied   to   h ig h - ca r d in al it y   c ateg o r ical  f ea t u r es.  C atB o o s t  ad d itio n all y   i n co r p o r a tes  o r d er ed   b o o s tin g ,   a   v ar ian t  o f   co n v en t io n al  b o o s ti n g   t h at  s ig n i f ica n tl y   r ed u ce s   p r ed ictio n   b ias.   T h e  C atB o o s t   p r ed ictio n   ad h er es  to   th e  s ta n d ar d   g r ad ien t b o o s tin g   f r a m e w o r k ,   ar ticu lated   as   ( 1 ) .     ̂ ( ) = 0 ( ) + ∑ η ℎ ( ) = 1   ( 1 )     W h er e  ̂ C O 2   is   th e  p r ed icted   C O 2   em is s io n s ,   0 ( )   is   an   in itial  m o d el  p r ed ictio n   ( m ea n   o f   C O 2 ),   ( )   is   th e  p r ed ictio n   f r o m   th e  t th   d ec is io n   tr ee ,   η   is   th e  lear n in g   r ate ,   an d     is   th e  to tal  n u m b er   o f   tr ee s .   T h is   w o r k   in v o lv ed   th e  tu n in g   o f   C atB o o s t   b y   ad j u s tin g   cr itical  h y p er p ar am eter s   s u ch   as  tr ee   d ep th ,   iter atio n   co u n t,  an d   lear n in g   r ate.   R eg u lar izatio n   tech n iq u es ,   s p ec if ically   o r d er ed   b o o s tin g ,   w er e  em p lo y ed   to   r ed u ce   o v er f itti n g .   T h ese  tech n iq u es  also   im p r o v ed   g en er aliza b ilit y   ac r o s s   B an g k o k ’ s   v ar ied   v eh icle  f leet.     2 . 3 . 2 .   Su pp o rt   v ec t o r  re g re s s io n     SVR ,   an   ex ten s io n   o f   th e  s u p p o r t  v ec to r   m ac h in e  f r am ew o r k ,   w as  in clu d ed   as  a  b aselin e    r eg r ess io n   m o d el  to   b en ch m ar k   tr ad itio n al  m ac h in e  lear n in g   p er f o r m an ce   ag ain s t  en s em b le  ( C atB o o s t)   an d   d ee p   lear n in g   ( DNN)   m eth o d s .   Usi n g   th e  r ad ial  b asis   f u n ctio n   ( R B F)  k er n el,   SVR   ca n   ef f ec tiv ely   m o d el  in tr icate   n o n lin ea r   ass o ciatio n s   ac r o s s   v eh icle - lev el  p r ed icto r s ,   in clu d in g   en g in e  s ize,   f u el  ty p e,   E u r o   s tan d ar d ,   an d   f u el  co n s u m p tio n .   Ho w ev er ,   SVR   is   k n o w n   to   b e  s en s itiv e  to   h y p er p ar am eter   s elec tio n   an d   m ay   b ec o m e  co m p u tatio n ally   ex p en s iv e  w h en   ap p lied   to   lar g e - s ca le  d atasets   s u ch   as  B an g k o k ’ s     1 . 8 4   m illi o n – v e h ic le  r eg is tr y .   T h e  g o al  o f   SVR   is   to   lear n   a  f u n ctio n   ( )   th at  d ev iates  f r o m   th e  tr u e  tar g et  v alu es    b y   n o   m o r e  th an   a  to ler an ce   m ar g in   ε,   w h ile  m ain tain in g   th e  f u n ctio n   as  f lat  as  p o s s ib le.   T h is   y ield s   th e  ε – in s en s itiv e  r eg r ess io n   f u n ctio n ,   d ef in ed   as  ( 2 ) .     ̂ ( ) = ⋅ +   ( 2 )     W h er e  ̂ ( )   is   th e  p r ed icted   C O 2   em is s io n   v alu e,     is   th e  w eig h t  v ec to r   lear n ed   b y   th e  m o d el,     is   th e  f ea tu r e  v ec to r ,   w h ich   m ay   in clu d e  f u el  ty p e,   E u r o   s tan d ar d ,   m iles   p er   g allo n   ( MP G ) ,   en g in e  s ize,     v eh icle  ty p e ,   an d   o th er   m in u s   s u b s tan ce s ,   an d     is   th e  b ias  ter m .   SVR   u s es  th e  ε – in s en s itiv e  lo s s   f u n ct io n ,   d ef in ed   as   ( 3 ) .     ( , ̂ ) = { 0 , | − ̂ | − , if   | − ̂ | ≤ o t he rwise     ( 3 )     B y   d is r eg ar d in g   er r o r s   lo w er   th an   ,   th is   f o r m u latio n   en ab les  th e  m o d el  to   co n ce n tr ate  o n   n o tab le  d ev iatio n s   in s tead   o f   in d is cr im in ately   m in im izin g   all  tr ain in g   er r o r s .   Hy p er p ar am eter s   C ,   ,   an d     w er e  o p tim ized   u s in g   k - f o ld   cr o s s - v alid atio n   to   m itig ate  o v er f itti n g   an d   en s u r e  r o b u s t  p er f o r m an ce   ac r o s s   d iv er s e  v eh icle  ca teg o r ies.  A lth o u g h   SVR   p r o v id es  a  r ig o r o u s   th eo r etica l  f o u n d atio n ,   its   s ca lab ilit y   lim itatio n s   an d   s en s itiv ity   to   k er n el  p ar am eter s   m ak e  it  less   ef f ec tiv e  f o r   v er y   lar g e  h eter o g en eo u s   d atasets ,   w h ich   is   r ef lecte d   in   its   co m p ar ativ ely   lo w er   p r ed ictiv e  ac cu r ac y   in   th is   s tu d y .     2 . 3 . 3 .   Dee p  neura l net w o rk   A   f ee d f o r w ar d   DNN  w a s   i m p le m e n ted   to   m o d el  t h e  c o m p le x   n o n li n ea r   i n ter ac tio n s   b et w ee n     v eh ic le  ch ar ac ter is t ics  a n d   C O 2   e m i s s io n   b e h av io r .   A lt h o u g h   D NNs  ar e  tr ad itio n all y   ap p lied   to   class if icatio n   p r o b lem s ,   t h e y   also   d e m o n s tr ate  s tr o n g   p er f o r m a n ce   i n   r eg r ess io n   ta s k s .   I n   t h ese  tas k s ,   th e   o b j ec tiv e  is   to   p r ed ict  co n tin u o u s   n u m er ical   v al u es  s u c h   as  v e h icle - le v el   C O 2   e m is s io n s   d er iv ed   f r o m   e n g i n e,   f u e l,  an d   r eg u lato r y   at tr ib u tes.   T h e   f o r w ar d   p r o p ag atio n   p r o c ess   f o r   ea ch   la y er   l   in   t h e  n et wo r k   is   d ef i n ed   as   ( 4 ) .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   A d v   A p p l Sci     I SS N:   2252 - 8814       E s tima tin g   r o a d   tr a n s p o r t e mis s io n s   in   Th a ila n d   u s in g   d a ta - d r iven   mo d elin g   …   ( P h a c h a ya   C h a iw ch a n )   507   ( ) = ( ) ( − 1 ) + ( )   ( 4 )     W h er e  ( )   is   th e  o u tp u t  o f   lay er     b ef o r e  ap p ly in g   th e  ac tiv atio n   f u n ctio n   ( p r e - ac tiv atio n   v alu e) ,   ( )   r ep r esen ts   th e  w eig h t  v ec to r   o f   th e  co n n ec tio n s   in   lay er   ,  ( − 1 )   is   th e  o u tp u t  ( ac tiv atio n )   f r o m   th e  p r ev io u s   lay er   ( l −1 ) ,   an d   ( )   d en o tes th e  b ias ter m   in   lay er   .   A ctiv atio n   is   th en   co m p u ted   as   ( 5 ) .     ( ) = σ ( ( ) )   ( 5 )     T h e  D NN  e m p lo y ed   t h e  r ec ti f ied   li n ea r   u n i t  ( R e L U)   a s   th e  a ct i v a tio n   f u n c tio n   b ec au s e  o f   i t s   s t ab i l it y   a n d   e f f ic ie n c y   i n   d ee p   ar c h it ec t u r es .   M o d e l  o p t i m i za tio n   u ti li ze d   t h e  Ad a m   o p t i m i ze r ,   w h i c h   ad j u s ts   l ea r n i n g   r a te s   t h r o u g h o u t  tr a i n i n g   to   e n h a n ce   co n v e r g e n ce   s p ee d .   T o   m i t i g a t e   o v e r f i tt i n g ,   p ar t ic u lar l y   cr u ci al  f o r   e x t e n s i v e  a n d   d i v e r s e  d at a s e ts ,   r e g u lar iz at io n   ap p r o a c h e s   w e r e  e m p lo y e d ,   i n c l u d i n g   d r o p o u t  la y e r s   a n d   ea r l y   s to p p i n g .   T h e  n e t w o r k ’ s   d e p t h ,   n e u r o n   co u n t  p er   l a y er ,   a n d   d r o p o u t  r at e s   w e r e   o p ti m i ze d   b y   cr o s s - v a lid at io n   o n   t h e  tr a i n i n g   d a ta s et ,   an d   t h i s   d e s i g n   a llo w s   t h e   DN N  to   ca p t u r e   h ier ar c h ic al   a n d   n o n l i n e ar   c o r r el at io n s   a m o n g   v e h i cl e  v ar i ab l es ,   o f f er i n g   a n   e f f e ct i v e   co m p le m e n t ar y   m o d el i n g   m e t h o d   to   SV R   a n d   C atB o o s t.     2 . 3 . 4 .   H y perpa ra m et er   t un ing   a nd   o v er f it t ing   m it ig a t io n   Al l  t h r e e  m a c h i n e   l ea r n i n g   m o d el s   w e r e   t u n ed   u ti l iz i n g   a  5 - f o ld   cr o s s - v al id a ti o n   te ch n iq u e  to   g u ar a n te e  co n s i s te n t   g e n er a l iza t io n   p er f o r m a n ce   t h r o u g h o u t  B a n g k o k ’ s   d i v er s e  v e h i cle   f le et   d ata s et ,     wh i c h   co n s i s t s   o f   1 , 8 4 6 , 1 1 1   r ec o r d s .   C r o s s - v a lid at io n   w a s   e m p lo y e d   to   r ed u c e  s a m p le   b i as .   I t   w a s   a ls o   u s e d   to   o b t ai n   p er f o r m a n ce   e s ti m ate s   t h a t  ar e  r e s il ie n t  a cr o s s   d i f f er e n t  v e h ic le  c at e g o r ie s ,   f u el  t y p e s ,   a n d   e m i s s i o n   r e g u l at io n s .   Fo r   C atB o o s t,  h y p er p ar a m ete r   o p tim izatio n   f o cu s ed   o n   tr e e  d ep th   ( 6 – 1 0 ) ,   l ea r n in g   r ate  ( 0 . 0 1 – 0 . 3 ) ,   n u m b er   o f   b o o s tin g   iter atio n s   ( 5 0 0 – 2 , 0 0 0 ) ,   an d   L 2   leaf   r eg u lar iza tio n   ( 1 – 1 0 ) .   R an d o m   a n d   g r id   s ea r ch es   w er e  u tili ze d   ac co r d in g   to   th e   s en s i tiv it y   o f   th e  p ar a m e ter s .   T h e  o r d er ed   b o o s tin g   m ec h a n is m   o f   C atB o o s t,  w h ic h   in h ib it s   tar g et  lea k ag e   d u r in g   ca te g o r ical  f ea t u r e  e n co d in g ,   f u n ct io n ed   as  a  p r in cip al  m et h o d   f o r   m iti g ati n g   o v er f itti n g ,   w h ile  ea r l y   s to p p in g   b ased   o n   v al i d atio n   lo s s   w a s   e m p lo y ed   to   av er t  s u p er f l u o u s   iter atio n s   o n   t h e  ex ten s i v e  d ataset.   Fo r   SVR   w i th   R B F  k er n el,   r e g u lar i za tio n   p ar a m e ter   C   ( 0 . 1 – 1 0 0 ) ,   k er n el  co ef f icie n t    ( 1 e - 4 – 1e - 1 ) ,   an d   ε - i n s e n s iti v e  m ar g i n     ( 0 . 0 0 1 – 0 . 1 )   w er e  t u n ed   v ia  e x h au s ti v e  g r id - s ea r ch .   B ec au s e  SVR   e x h ib its   h i g h   co m p u tatio n al  co s ts   o n   d atas ets  ex ce ed i n g   o n e  m illi o n   s a m p les,  r ep r esen tat iv e  s tr ati f i e d   s u b - s a m p li n g   w as   ap p lied   to   m ai n tai n   f ea s ib ilit y   w h ile  p r eser v i n g   th e  d i s tr ib u tio n   o f   k e y   v eh ic le  attr ib u te s   ( f u el  t y p e,   e n g i n e   s ize,   an d   E u r o   s tan d ar d ) .   T h e   s tan d ar d izatio n   o f   co n ti n u o u s   p r ed icto r s   an d   th e  in tr in s ic  m ar g i n - b ased   lo s s   f u n ctio n   f u r t h er   a id ed   in   th e  r e g u la tio n   o f   o v er f it tin g .   T h e  DNN ’ s   ar c h itect u r e  w as   o p tim ized   b y   v ar y in g   t h e  n u m b er   o f   h id d en   la y er s   ( 2 – 5 ) ,   n eu r o n s     p er   lay er   ( 3 2 – 2 5 6 ) ,   lear n in g   r ate  ( 0 . 0 0 0 5 – 0 . 0 1 ) ,   an d   d r o p o u t  r ates  ( 0 . 1 – 0 . 4 ) .   T h e  m o d el  e m p lo y ed   R e L U   ac tiv atio n   w i th   A d a m   o p ti m iz atio n   to   f ac ilit ate  ef f icie n t  co n v er g en ce   i n   th e  h i g h - d i m e n s io n al  f ea t u r e  s p ac e.   Ov er f itti n g   w a s   alle v iated   w i th   th e  i m p le m e n tatio n   o f   d r o p o u t  la y er s ,   L 2   w ei g h t  r eg u l ar izatio n ,   an d   ea r l y   h alti n g   in itiated   b y   a   p latea u   i n   v alid a tio n   p er f o r m an ce .   T h e  b atch   s ize  w as  d eter m i n ed   b y   g r ap h ics   p r o ce s s in g   u n it ( GP U )   m e m o r y   li m itatio n s   to   i m p r o v e  tr ai n i n g   e f f icie n c y   a n d   en s u r e  g r ad i en t stab ili t y .   A ll  h y p er p ar a m e ter   r an g e s   wer e  d er iv ed   f r o m   p r e v io u s   r e s ea r ch   o n   au to m o b ile  e m i s s io n   m o d elin g   an d   r ef in ed   th r o u g h   t h e  f ir s t   p ilo t  ex p er im en ts   co n d u cted   o n   s u b s ets  o f   th e  B an g k o k   d ataset.   T h e  tu n in g   tech n iq u es  w er e  cr u cia l  f o r   m ain tai n i n g   t h e  m o d els ’   g e n er a lizab ilit y   ac r o s s   v ar io u s   v eh ic le  ca teg o r ies .   T h e y   also   en s u r ed   r o b u s tn e s s   ac r o s s   r ea lis tic  e m i s s io n   s ce n ar io s   in   m etr o p o litan   m e g ac itie s .       3.   E XP E R I M E NT A L   T h is   s ec tio n   p r ese n ts   th e  e x p er im e n tal  w o r k f lo w   u s ed   to   co n s tr u c t,  ca lib r ate,   an d   ev alu ate  t h e   m ac h in e   lear n in g   m o d els  f o r   esti m ati n g   v e h icle - le v el  C O 2   e m is s io n s   in   B an g k o k .   T h e  w o r k f lo w   co n s i s ts   o f   s ev e n   s eq u en t ial  p h ase s :   d ata  ac q u is it io n ,   d ataset  i n t eg r atio n ,   p r ep r o ce s s in g ,   f ea tu r e  en g i n ee r in g ,     m o d el  d e v elo p m e n t,  h y p er p ar a m eter   o p ti m izat io n ,   an d   f i n a l  ev al u atio n ,   d esi g n ed   to   en s u r e  m et h o d o lo g ical  tr a n s p ar en c y   a n d   f u ll  r ep r o d u cib ilit y .   Fig u r e  2   s u m m ar iz es  th e  co m p lete  an al y tical  p ip elin e  ad o p ted   in     th is   s t u d y .     3 . 1 .     Da t a   prepa ra t io n a nd   da t a   inte g ra t io n   T o   d ev elo p   a  co m p r eh en s i v e  v eh icle - lev el  d atab ase  f o r   m o d elin g   C O 2   e m is s io n s   f r o m   t h e     1 , 846 , 1 1 1   v eh icle s   r eg is ter ed   in   B an g k o k ,   t h r ee   co m p le m e n tar y   d ataset s   w er e  i n te g r ated :  i )   lab o r ato r y - test ed   f u e l  ec o n o m y   a n d   C O 2   e m i s s io n   m ea s u r e m e n ts   p r o v id e d   b y   th e  U. S.  E P A   [ 1 1 ] ,   ii )  n atio n al   v e h icle   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8814   I n t J   A d v   A p p l Sci ,  Vo l.  1 5 ,   No .   2 ,   J u n e  2 0 2 6 :   5 0 1 - 517   508   r eg is tr atio n   r ec o r d s   ac q u ir ed   f r o m   th e  D L T   b et w ee n   J an u ar y   202 3  an d   J an u ar y   2025 ,   an d   [ 12 ] ,  an d     iii)   CO 2   e m i s s io n   f ac to r s   o b tain ed   f r o m   t h e  C OP E R T   5  m o d el  an d   th e  E u r o   4 - 6  r eg u lato r y   s ta n d ar d s   is s u ed   b y   t h e  E u r o p ea n   E n v ir o n m en t   A g e n c y   [ 1 8 ] – [ 2 0 ] ,   [ 2 4 ] ,   [ 3 2 ] .   T h e  E P A   d ataset  s u p p lied   s tan d ar d ized   p o llu tio n   b en ch m ar k s ,   en g in e  s p ec s ,   a n d   f u el  ec o n o m y   r ati n g s .   Me an w h ile,   th e  D L T   d ataset  p r esen ted   a  d etailed   d ep ictio n   o f   B an g k o k ’ s   ac t u al  v eh icle  f leet  m a k eu p ,   e n co m p as s i n g   b r an d ,   m o d el,   s ize  cla s s ,   e n g in e   co n f i g u r atio n ,   an d   f u el  t y p e.   T o   m er g e  th ese  d atase ts ,   E P A   a n d   DL T   en tr ies  w er e  h ar m o n ized   u s i n g   s h ar ed   id en ti f i er s   s u c h   as  m an u f ac t u r er ,   m o d el  n a m e,   en g i n e  d is p lace m en t,  an d   f u el  s y s te m   attr ib u te s .   Fu zz y - m atc h in g   p r o ce d u r es  w er e  e m p lo y ed   to   r eso lv e  v ar ia tio n s   i n   n a m i n g   co n v e n tio n s   ac r o s s   s o u r ce s   a n d   to   id en tify   t h e  clo s es t  E P A  eq u iv ale n t  f o r   ea ch   r e g is ter ed   v eh icle.   W h e n   a  m a tch   to   E PA   d ata  co u ld   n o t  b e  estab li s h e d ,   C OP E R T - b ased   CO 2   co ef f icie n ts   w er e  as s i g n e d   ac co r d in g   to   v eh icle  cla s s ,   f u el  t y p e,   an d   E u r o   ce r tif icatio n   lev el.   Af ter   i n teg r ati n g   all  s o u r ce s ,   r ec o r d s   lack in g   b o t h   E P A   v a lu es  a n d   C OP E R T - ass ig n ab le   e m is s io n   f ac to r s   w er e  r e m o v ed .   T h is   f ilter i n g   s tep   p r o d u ce d   7 1 7 , 0 8 9   v eh icles  ( 3 8 . 8 %  o f   th e  o r ig in a l  f leet)   w i th   co m p lete  a n d   v al id   attr ib u tes   r eq u ir ed   f o r   C O 2   esti m atio n   an d   m ac h i n e   lear n i n g   m o d eli n g .   T h is   i n te g r ated   d ataset  f o r m ed   a  s tab le,   in ter n all y   co n s is te n t b asi s   f o r   s u b s e q u en t a n al y s is .           Fig u r e  2 .   W o r k f lo w   of   CO 2   e m is s io n s   esti m atio n   an d   m ac h in e  lear n i n g   an al y s is       3 . 2 .     E m is s io ns   e s t i m a t io n  met ho do lo g y     CO 2   e m i s s io n s   f o r   ea ch   v e h i cle  w er e  esti m ated   u s i n g   i n t er n atio n all y   r ec o g n ized   m e th o d o lo g ies,  in cl u d in g   t h e  I P C C   2 0 0 6   g u id elin es   f o r   Natio n al  Gr ee n h o u s e  Gas I n v e n to r ies  [ 3 3 ] ,   2 0 1 9   r ef i n e m e n t  [ 3 4 ] ,   an d   th e  E u r o p ea n   E n v ir o n m en t  Ag e n c y ’ s   C OP E R T   5   f r a m e w o r k   [ 2 0 ]   an d   th e  E P A   d at aset ’ s   f u el  ec o n o m y   n u m b er s   w er e  n o r m alize d   b y   co n v er ti n g   MP G  to   liter s   p er   k ilo m e ter   ( L /k m )   to   g u ar an te e  co n s is te n c y   w it h   e m is s io n   f ac to r   es ti m ates  u s e d   in   b o th   t h e  I P C C   an d   C OP E R T   ap p r o ac h es.  Fo r   ea ch   v e h icle  r ec o r d ,   an n u a l   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   A d v   A p p l Sci     I SS N:   2252 - 8814       E s tima tin g   r o a d   tr a n s p o r t e mis s io n s   in   Th a ila n d   u s in g   d a ta - d r iven   mo d elin g   …   ( P h a c h a ya   C h a iw ch a n )   509   CO 2   e m i s s io n s   w er e  co m p u t ed   as  th e  p r o d u ct  o f   f u el  co n s u m p tio n ,   th e  co r r esp o n d in g   e m is s io n   f ac to r   ( ex p r ess ed   in   g r a m s   o f   C O 2   p er   liter   o f   f u el) ,   an d   an   ass u m ed   an n u al  d r iv in g   d is ta n ce   o f   1 5 , 0 0 0   k m ,   co n s is ten t  w i th   r e g io n al  tr a n s p o r tatio n   s tu d ie s .   T h e  g en er al  e s ti m atio n   f o r m u la  is   e x p r ess ed   as   ( 6 ).     2 =        (  ) ×         ( / ) × 15000   ( 6 )     W h er e  f u el  co n s u m p tio n   d en o tes  t h e  s tan d ar d ized   f u el - u s e  r ate,   an d   t h e  e m i s s io n   f a cto r   r ep r esen ts   t h e   a m o u n t  o f   C O 2   e m itted   p er   lit er   o f   f u e l  co m b u s ted .   E m i s s io n   f ac to r s   v ar y   ac co r d in g   to   f u el  t y p e,   co m b u s tio n   ch ar ac ter is tic s ,   an d   E u r o   e m i s s io n   ce r ti f icatio n   le v els  ( E u r o   4 – 6 ) ,   f o llo w in g   E u r o p ea n   E n v ir o n m en t  Ag en c y   C OP E R T   f r am e w o r k   an d   s ta n d ar d ized   g r ee n h o u s e  g as  e m i s s i o n   f ac to r   r ef er en ce s   [ 1 0 ] ,   [ 2 0 ] ,   [ 3 5] – [ 3 7 ] .   T h is   h y b r id   esti m atio n   ap p r o ac h ,   in teg r at in g   e m p ir ical  E P A - b as ed   em i s s io n   b en ch m ar k s   w it h   C OP E R T - d er iv ed   r eg u lato r y   co e f f icien ts ,   en s u r es  s cie n ti f icall y   co n s is te n t  an d   p o licy - r ele v an t  C O 2   esti m a tes  f o r   all     7 1 7 , 0 8 9   r eg is ter ed   v eh icles,  t h er eb y   p r o v id in g   a  r o b u s t  f o u n d atio n   f o r   s u p er v i s ed   m ac h i n e   lear n in g   an a l y s is .     3 . 3 .     Da t a   clea nin g   a nd   prepro ce s s ing     A   s tr u ct u r ed   p r ep r o ce s s in g   p i p elin e  w as i m p le m en ted   to   en s u r e  t h at  i n teg r ated   E P A – D L T – C OP E R T   d ataset  w as  co n s is ten t,  co m p lete,   an d   an al y ticall y   r elia b le.   Af ter   m er g i n g   t h e  t h r e e  s o u r ce s ,   s e v er al  in co n s is te n cie s   an d   m i s s i n g   v alu es  w er e  id en ti f ied ,   p ar ticu l ar l y   i n   f u el - ec o n o m y   m ea s u r em en ts ,   C O 2   v al u es ,   an d   f u el - t y p e  c lass if icatio n s .   Fu r t h er m o r e,   r ec o r d s   lack in g   es s en tia l  attr ib u te s   r eq u ir ed   f o r   e m is s io n   esti m atio n — s u ch   a s   f u el  t y p e ,   en g i n e  d is p lace m e n t,  o r   E PA / C OP E R T   e m is s io n   v al u es — w er e  r e m o v ed   to   av o id   s y s te m atic  b ias.  Fo r   v ar iab les  w it h   p ar tial  m is s in g n es s   ( e. g . ,   MP G   f o r   ce r tain   m o d el - y ea r   g r o u p s ) ,   w it h i n - ca te g o r y   m ed ia n   i m p u t atio n   w as a p p lied   to   p r eser v e  d is tr ib u tio n al  c h ar ac ter is tic s .   Du e  to   th e  ab s e n ce   o f   s p ec i f ic  E u r o   e m is s io n   cr iter ia  i n   DL T   r eg is tr atio n s ,   ea ch   v e h icle  w a s   ca teg o r ized   in to   E u r o   3 – 6   b ased   o n   its   r eg i s tr atio n   y ea r ,   ad h er in g   to   le g i s lati v e  ad o p tio n   ti m etab les  a s   s h o w n   in   T ab le  3 .   T h is   r u le - b ased   class i f icatio n   g u ar an teed   alig n m e n t  w it h   C OP E R T   e m is s i o n   f ac to r s .   I t  also   en ab led   u n i f o r m   f ac to r   allo ca t io n   ac r o s s   v e h icle  clas s i f icatio n s .   T o   im p r o v e  p r ed ictiv e  p er f o r m a n ce ,   s e v er al  en g in ee r ed   f ea tu r e s   w er e  d ev elo p ed ,   in cl u d in g   d is p lace m e n t  ca te g o r ies,  f u el - s y s te m   clas s if icatio n s   ( I C E ,   h y b r id ,   P HE V,   an d   B E V) ,   E u r o   ce r tific atio n   lev els,  a n d   d er iv ed   e m is s io n   m etr ics.  N u m er ical  v ar iab les  w er e  s tan d ar d ized   f o r   SV R   a n d   DNN  to   e n h an c e   co n v er g e n ce   s tab il it y ,   w h er ea s   C atB o o s t  u ti lized   r a w   v alu e s   o w i n g   to   its   r esil ie n ce   w it h   v ar ied   tab u lar   d ata.   T h is   m u lt i - s tep   p r ep ar atio n   p ip elin e  g en er ated   a  r ef in ed ,   s tan d ar d ized   d ataset  a p p r o p r iate  f o r   ex ten s i v e   s u p er v i s ed   lear n in g ,   w h ile  en s u r i n g   m et h o d o lo g ical  tr an s p a r en c y   an d   r ep ea tab ilit y   w it h i n   B an g k o k ' s   d iv er s e   u r b an   f lee t.       T ab le  3 .   E u r o   em is s io n   s ta n d a r d     R e g i st r a t i o n   y e a r   Eu r o   st a n d a r d   a ssi g n e d   ≤ 2 0 0 9   Eu r o   3   o r   u n d e r   2 0 1 0 – 2 0 1 4   Eu r o   4   2 0 1 5 – 2 0 1 9   Eu r o   5   ≥ 2 0 2 0   Eu r o   6       3 . 4 .     M a chine le a rning   t ec hn iqu es   T h r ee   s u p er v is ed   m ac h in e   lea r n in g   al g o r ith m s ,   C atB o o s t,  S VR ,   an d   DNN,   w er e  u tili ze d   t o   f o r ec ast   v eh ic le - lev el  C O 2   e m i s s io n s   f r o m   B an g k o k ’ s   d i v er s e  u r b an   f leet.   T h ese  m o d els  w e r e  ch o s en   f o r   th eir   co m p le m e n t ar y   ab ilit ies  to   ca p tu r e  n o n li n ea r   p atter n s ,   m a n ag e  m i x ed   ca teg o r ical  a n d   n u m er ical  s tr u ct u r es,   a n d   s i m u late  h i g h - d i m en s io n a l  co n n ec tio n s   t y p ical l y   f o u n d   in   tr an s p o r tatio n - e m i s s io n   d ata.   P r ev io u s   s tu d ie s   h av e  es tab lis h ed   th e  ap p r o p r iaten es s   o f   C atB o o s t  f o r   tab u lar   d atasets   w it h   h i g h - ca r d in alit y   ca teg o r ical   f ea t u r es  [ 2 6 ] ,  [ 2 7 ] ,   th e  ef f icac y   o f   DNN   i n   ca p t u r in g   m u lti s ca le  n o n l in ea r   i n ter ac tio n s   i n   en v ir o n m e n tal   an d   en g i n ee r i n g   co n te x ts   [ 2 8 ] – [ 3 0 ] ,   [ 3 8 ] ,   an d   th e  t h eo r etica l  r es ilien ce   o f   SV R   a s   a  r o b u s t   n o n li n ea r   b en c h m ar k   f o r   r eg r ess io n   tas k s   [ 3 1 ] .   C atB o o s t,  a  g r ad ien t - b o o s ti n g   d ec is io n - tr ee   alg o r it h m ,   w a s   o p ti m ized   w ith   o r d er ed   b o o s tin g   an d   tar g et - b a s ed   en co d in g   to   m iti g ate  tar g et  leak ag e  an d   d i m i n is h   p r ed ictio n   b ias.  I ts   in h er en t  ca p ac it y   to   p r o ce s s   u n r e f i n ed   ca teg o r ical  v ar iab les,  s u c h   a s   v e h icle  b r an d ,   m o d el,   f u e l  t y p e,   a n d   E u r o   ce r tif i ca tio n ,   n e g ated   th e   n ec es s it y   f o r   s u b s ta n tial  en co d in g ,   r en d er in g   it  p ar ticu lar l y   ap p r o p r iate   f o r   T h ailan d ’ s   v ar ied   an d     h ig h - ca r d in ali t y   v eh icle  r eg is t er .   C r u cial  h y p er p ar a m e ter s ,   s u ch   a s   tr ee   d ep th ,   lear n in g   r at e,   an d   th e  n u m b er   o f   b o o s tin g   iter at io n s ,   w er e  m o d if ied   to   i m p r o v e  g en er aliza t io n   p er f o r m an ce   a m o n g   f leet  s u b g r o u p s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8814   I n t J   A d v   A p p l Sci ,  Vo l.  1 5 ,   No .   2 ,   J u n e  2 0 2 6 :   5 0 1 - 517   510   SVR   w it h   R B F  k er n el  s er v ed   as  a  th eo r etica ll y   g r o u n d ed   n o n li n ea r   b aselin e.   T h e  m et h o d   is   ca p ab le  o f   m o d eli n g   co m p lex   r ela tio n s h ip s   a m o n g   e n g i n e  d is p lace m en t,  E u r o   s ta n d ar d ,   f u e l  t y p e,   an d   f u el - ec o n o m y   v ar iab les.  B ec au s e  SV R   b ec o m es   co m p u tatio n all y   p r o h ib it iv e  o n   d ataset s   e x ce ed in g   o n e  m il lio n   s a m p le s ,   h y p er p ar a m eter   tu n i n g   w as   co n d u cted   o n   s tr atif ied   s u b s a m p les  t h at  p r eser v ed   th e  d is tr ib u tio n a l   ch ar ac ter is tic s   o f   th e  o v er all  f leet.   Mo d el  p ar am eter s   ( C ,   γ ,   an d   ε)   w er e  o p ti m ized   to   b ala n ce   f le x ib ilit y   a n d   r esil ien ce   a g ai n s t o v er f itti n g .     A   f u ll y   co n n ec ted   f ee d f o r w ar d   DNN  ar ch itect u r e  w as   i m p l e m en ted   to   ca p tu r e  m u lt ilev e l   n o n li n ea r   r elatio n s h ip s   in h er en t  in   r ea l - w o r ld   e m is s io n   b eh a v io r .   T h e  n et w o r k   e m p lo y ed   R e L U  a cti v atio n ,   th e     A d a m   o p ti m izer ,   an d   r eg u lar i za tio n   tech n iq u e s ,   in cl u d in g   d r o p o u t,  b atch   n o r m aliza tio n ,   an d   ea r l y   s to p p in g ,   to   s tab ilize  tr ain i n g   a n d   co n tr o l  o v er f itti n g .   A r c h itect u r al  p ar a m eter s   s u ch   a s   th e  n u m b e r   o f   h id d en   la y er s ,   u n i ts   p er   lay er ,   lear n in g   r ate,   an d   d r o p o u t  r atio s   w er e  t u n ed   th r o u g h   cr o s s - v alid atio n   to   en s u r e  r o b u s t  p r ed ictiv e  p er f o r m a n ce .   A ll   th r ee   m o d els  w er e  tr ai n ed   u til izin g   t h e  id en tical ly   d esi g n ed   f ea tu r e  s et  d eli n ea ted   in     s u b - s ec tio n   3 . 3   to   g u ar an tee   eq u it y   in   co m p ar is o n   as s es s m en t .   T h e  ev al u atio n   o f   t h e  m o d el   p er f o r m a n ce   u tili ze d   R M SE,   MA E ,   an d   R 2 .   I t  f ac ilit ated   a  th o r o u g h   a n d   in ter n all y   co h er en t  co m p ar is o n   a m o n g     en s e m b le - b a s ed ,   k er n el - b ased ,   an d   d ee p   lear n in g   m et h o d o lo g ies.     3 . 5 .     H y perpa ra m et er   o ptim iza t io n   T o   im p r o v e   f o r e ca s t   ac cu r a c y   an d   g u a r an t ee   s t r o n g   g en e r aliz ati o n   t o   B an g k o k ’ s   d iv er s e  f le et ,   all   th r e e  m o d e ls   u n d er w en t  ex t en s iv e  h y p er p a r am eter   o p tim izat io n .   A d d it io n ally ,   a   5 - f o ld   cr o s s - v al id ati o n   m eth o d   w as  u s ed   f o r   all   m o d el s   t o   m in i m ize   s am p lin g   b i as .   I t   w as  c r u ci al   f o r   g en e r a tin g   ac c u r at e   p er f o r m an ce   esti m ates g iv en   th e   d at aset’ s   d i v er s e   d is t r i b u ti o n s   o f   f u el   ty p e s ,   en g in e  d is p l ac em en ts ,   an d   E u r o   s tan d a r d s .   C atB o o s t  p ar am eter s   w er e  o p tim ized   u s in g   a  co m b in atio n   o f   r an d o m ized   s ea r ch   an d   g r id   r ef in em en t.  Key   p ar am eter s   in c lu d ed   tr ee   d ep th   ( 6 – 1 0 ) ,   lear n in g   r ate  ( 0 . 0 1 – 0 . 3 ) ,   n u m b er   o f   b o o s tin g   iter atio n s   ( 5 0 0 – 2 , 0 0 0 ) ,   an d   L 2   leaf   r eg u lar izatio n   ( 1 – 1 0 ) .   Or d er ed   b o o s tin g ,   w h ich   p r ev en ts   tar g et  leak ag e  w h en   en co d in g   h ig h - ca r d in ality   ca teg o r ical  v ar iab les,  s er v ed   as  an   ess en tial  r e g u lar izatio n   m ec h an is m .   E ar ly   s to p p in g   w as  ap p lied   to   av o id   u n n ec ess ar y   b o o s tin g   iter atio n s   o n ce   v alid atio n   lo s s   p latea u ed .   Op tim izatio n   w as  p er f o r m ed   o n   s tr atif ied   s u b s am p les  th at  p r eser v ed   th e  d is tr ib u tio n   o f   f u el  ty p e,   en g in e  d is p lace m en t,  an d   E u r o   s tan d ar d ,   b ased   o n   th e  co m p u tatio n al  ex p en s e  o f   SVR   o n   d atasets .   A   th o r o u g h   g r id   s ea r ch   o p tim ized   th e  p en alty   p ar am eter   C   ( 0 . 1 – 1 0 0 ) ,   k er n el  co ef f icien t  γ   ( 1 e - 4 – 1e - 1 ) ,   an d   ε - in s en s itiv e  m ar g in   ε  ( 0 . 0 0 1 – 0 . 1 ) .   T h e  s tan d ar d izatio n   o f   co n tin u o u s   f ea tu r es  en s u r ed   n u m er ical  s tab ilit y ,   w h ile  th e  m ar g in - b ased   lo s s   f u n ctio n   w as  r eg u lar ized   to   m itig ate  o v er f itti n g .   T h e  h y p er p ar am eter s   o f   th e  DNN ,   n etw o r k   d ep th   ( 2 – 5   lay er s ) ,   an d   n u m b er   o f   n eu r o n s   p er   lay er     ( 3 2 – 2 5 6 ) ,   lear n in g   r ate  ( 0 . 0 0 0 5 – 0 . 0 1 ) ,   an d   d r o p o u t  r atio s   ( 0 . 1 – 0 . 4 ) ,   w er e  o p tim ized   b y   iter ativ e  v alid atio n .   T h e  R eL U  ac tiv atio n   f u n ctio n   an d   th e  A d am   o p tim izer   f ac ilit ated   ef f icien t  co n v er g en ce   in   h ig h - d im en s io n al  f ea tu r e  s p ac es.  R eg u lar izatio n   m eth o d s ,   in clu d in g   d r o p o u t,  L 2   w eig h t  d ec ay ,   an d   ea r ly   s to p p in g ,   w er e  em p lo y ed   to   en h an ce   tr ain in g   s tab ilit y   an d   m itig ate  o v er f itti n g ,   w h ich   is   p ar ticu lar ly   cr u cial  d u e  to   th e  d ataset ’ s   s ca le  an d   d iv e r s ity .   A ll  h y p er p ar am eter   co n f ig u r atio n s   w er e  in itially   ass ess ed   o n   s u b s ets  o f   th e  in teg r ated   d atab ase  to   en s u r e  co m p u tatio n al  f ea s ib ilit y .   F in al  tu n in g   p ar am eter s   w er e  ch o s en   b ased   o n   th eir   ca p ac ity   to   b alan ce   m o d el  ac cu r ac y .   T h ey   also   en s u r ed   co n v er g en ce   s tab ilit y   an d   g en er aliza tio n   ac r o s s   v eh icle  ca teg o r ies,  f u el  s y s tem s ,   an d   em is s io n   lev els .     3 . 6 .     M o del  ev a lua t io n a nd   s t a t is t ica l t esting   T h e  p r ed ictiv e  p er f o r m an ce   o f   th e  th r ee   m ac h in e  lear n in g   m o d els  w as  ev alu ated   u s in g   a  co m p r eh en s iv e  ev alu atio n   f r am e w o r k   to   en s u r e  a  r ig o r o u s   an d   in ter n ally   co n s is ten t  co m p ar is o n .   T h e  R 2 ,  MA E ,   an d   R MSE ,   th r ee   w id ely   u tili ze d   m etr ics  f o r   ass ess in g   r eg r ess io n   q u ality   in   en v ir o n m en tal  an d   tr an s p o r tatio n   m o d elin g ,   w er e  em p lo y ed   to   q u an tif y   th e  m o d els'   ac cu r ac y .   T h e  m etr ics  w er e  co m p u ted   u n d er   co n s is ten t  ex p er im en tal  co n d itio n s   to   g u ar an tee  co m p ar ab ilit y   am o n g   C atB o o s t,  SVR ,   an d   DNN.   A   n o n p ar am etr ic  b o o ts tr ap   ap p r o ac h   w ith   1 , 0 0 0   r esam p les  w as  em p lo y ed   f o r   ea ch   s tatis tic  to   ad d r ess   s am p lin g   v ar iab ilit y   w ith in   th e  ex ten s iv e  an d   d iv er s e  f leet  d ataset.   T h e  r esu ltan t  9 5 %  co n f id en ce   in ter v als  q u an tif y   m o d el  u n ce r tain ty   an d   d im in is h   r elian ce   o n   a  s in g u lar   tr ain - test   d iv is io n ,   th u s   en h an cin g   th e  r esil ien ce   an d   r eliab ilit y   o f   p er f o r m an ce   ass ess m en ts .   T h is   m eth o d o lo g y   co n f o r m s   to   b est  p r ac tices  in   d ata - d r iv en   em is s io n   m o d elin g ,   w h er ein   ass ess in g   u n ce r tain ty   is   eq u ally   cr u cial  as p r esen tin g   p o in t v alu es.   I n   ad d itio n   to   th e  n u m er ical  r esu lts ,   th e  s tu d y   also   ex am in ed   h o w   ea ch   m o d el  b eh av ed   ac r o s s   d if f er en t  p ar ts   o f   th e  d ataset.   T h is   w as  d o n e  th r o u g h   a  s et  o f   r esid u al - b ased   d iag n o s tics ,   in clu d in g   s ca tter p lo ts ,   k er n el - d en s ity   cu r v es,  an d   er r o r - d is tr ib u tio n   ch ec k s .   T h ese  an aly s es  w er e  u s ed   to   d etec t  is s u es  s u ch   as  h eter o s ce d asti city ,   p er s is ten t  b ias,  o r   u n u s u al  er r o r   p atter n s   in   s p ec if ic  v eh icl e  g r o u p s .   P ar ticu lar   atten tio n   w as  g iv en   to   s eg m en ts   th at  o f ten   b eh av e  d if f er en tly ,   s u ch   as  h ea v y - d u ty   tr u ck s ,   h y b r id   v eh icles,  an d     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.