基于遗传算法的人工神经网络在降水酸度预测中的应用

在误差反向传播(Back Propagation)算法的人工神经网络结构模型的基础上，应用遗传算法训练神经网络权重，实现网络结构的优化。用优化后的BP人工神经网络建立了江西省南昌市的降水酸度预测模型。并将该模型预测结果与BP算法和多元线性回归法的预测结果进行了比较。检验结果表明：基于遗传算法的人工神经网络优于BP算法及多元线性回归法，具有良好的预测效果。     

基于神经网络的教室室内PM2.5浓度预测研究

为建立适用于教室PM_2.5的室内预测模型，该文依据长期监测的教室内环境数据，建立了涵盖室内外环境参数、人员活动因素和季节性因素在内的PM_2.5预测模型。研究使用多元线性回归模型和人工神经网络模型，采用主成分分析法和和熵值法分析了影响室内PM_2.5浓度的总方差的影响因素权重及对BP神经网络输入因子进行降维。结果表明：(1)在采集的13个因素中，对室内PM_2.5的总方差解释大小排名前5的影响因素依次是室内相对湿度、室内通风量、室内二氧化碳浓度、室外相对湿度、门开启时间占比。(2)采用BP神经网络的预测效果优于传统的多元线性回归，拟合优度R2从0.412上升到0.547。(3)针对BP神经网络，采用交叉验证法验证了各个季节的预测效果，结果表明春季的预测效果最好，冬季次之，秋季最差。(4)采用主成分对数据进行降维和调整BP神经网络的隐藏层数能够优化BP神经网络，可将R2提升至0.710和0.805。研究结果可为机械通风下的教室室内PM_2.5预测模型建立提供依据和数据支撑。     

基于粗集、遗传神经网络的环境质量评价

基于粗集、遗传神经网络的环境质量评价方法利用粗集对属性的归约功能将数据库中的数据进行归约，并将归约后的数据作为训练数据提供给BP神经网络；再用遗传算法和BP算法相结合的混合算法来训练网络预测模型的结构（在得到最优网络结构的同时也得到网络的最优权值和阈值）。通过实例表明该方法是有效的，为环境质量评价提供了一种新的研究思路和分析方法。     

BP神经网络组合预测在城市生活垃圾产量预测中应用

文章分析了组合预测理论,在建立由二次指数平滑预测模型、灰色预测模型、BP神经网络预测模型组成的组合预测模型库的基础上,利用以上三种单一预测模型的组合构成BP神经网络组合预测模型。分别应用单一预测模型和组合预测模型对湖南省城市生活垃圾产生量进行预测,通过分析和比较预测结果,验证了该组合预测方法的有效性。     

基于BP神经网络的空气污染指数预测模型研究

BP神经网络已成为研究空气污染预测的有效工具之一。文章利用近十年北京市地面气象观测资料和空气污染指数数据,通过BP神经网络技术构建了不同季节的空气污染指数预测模型,对北京市空气污染指数进行了预测。通过相关系数分析法,对比分析了预测结果与实际监测结果,研究结果表明:春、夏、秋、冬季的预测值与监测值线性相关系数分别为0.81、0.84、0.89、0.85。北京春季常伴随有沙尘天气,而文章并没有考虑沙尘天气对预测模型的影响,因此春季BP神经网络预测精度在四季中最低,其预测值与监测值的线性相关系数为0.81。由于秋季不同空气质量级别的数据都有较多分布,因此该季节构建的网络更具有代表性,其预测精度在四季中最高,预测值与监测值的线性相关系数高达0.89。总之,BP神经网络模型对于北京空气污染指数预测是行之有效的。     

基于灰色理论与BP神经网络预测成都市生活垃圾产生量

根据成都市中心城区垃圾产生量的历年数据,先用以时间为单变量的灰色GM(1,1)预测模型得到历年数据的拟合值,再分析垃圾产生量与其影响因素之间的灰色关联度,选出关联度最大的4个因素建立多变量的灰色GM(1,5)预测模型与BP神经网络模型,并对垃圾产生量的预测精确度进行了对比,用预测精度最高的BP神经网络模型对未来年份的垃圾产生量进行了预测,为成都市垃圾处理处置规划提供了理论依据。     

基于BP神经网络的污泥水解液合成PHA的多参数敏感性分析

本文采用多参数敏感性分析方法对影响污泥水解液合成PHA产量的参数进行分析.在实验数据的基础上,利用BP神经网络建立了PHA的产量预测模型.通过与真实试验结果的对比,验证了预测模型的精确度.根据训练完成的神经网络模型中的各参数变量到目标的权值和阈值,利用Garson算法定量得到各参数变量对于目标的参数敏感性系数数值.结论表明：基于BP神经网络技术建立的预测模型具有较高的可信度,多参数敏感性分析方法可评估多因素同时变化对PHA产量的影响,具有较高的实用价值.     

基于属性简约和BP神经网络的PM_(2.5)预测模型

利用南充市2014-2015年的空气质量数据和气象数据作为分析数据,研究了南充市后1日PM_(2.5)的预测模型。研究过程分为2个阶段:(1)经粗糙集-遗传算法属性简约后,保留了11个必要属性;(2)保留的必要属性作为BP神经网络的输入层,基于BP神经网络建立了后1日PM_(2.5)的预测模型。结果表明:(1)决策属性对条件属性的依赖度为0.779 3;(2)经属性简约后建立的南充市后1日PM_(2.5)的预测模型预测误差降低了1.73%,准确率提高;(3)经属性简约后建立的南充市后1日PM_(2.5)的预测模型准确率为80.26%,对优良状态PM_(2.5)预测的准确率为75.35%,对污染状态PM_(2.5)预测的准确率为87.63%。基于属性简约和BP神经网络的PM_(2.5)预测模型总体预测效果良好,可用于颗粒物浓度预测和污染情况预报,为大气环境监测和管理提供重要技术参考。     

基于BP神经网络的城市总生态足迹预测研究——以武汉市为例

鉴于BP网络在处理非线性复杂系统的优势,以武汉市为研究对象,构建一个10-4-1结构的BP神经网络预测模型,将1978-2002年和2003年的相关数据作为模型的训练和测试样本,以2004年的社会、经济、环境数据作为网络的预测输入,对该年的总生态足迹进行预测。结果表明,BP神经网络预测结果与实际足迹值的相对误差为0.69%,预测精度优于传统的多元回归统计模型。     

基于PCA和BP神经网络的中南公路岩质边坡稳定性预测

综合利用主成分分析法(Principle Component Analysis,PCA)对影响公路岩质边坡稳定性的6个因素进行主成分提取,提取的4个主成分作为BP神经网络的输入变量,边坡状态作为输出变量,并采用Levenberg-Marquardt(LM)算法优化BP神经网络,建立了基于PCA-LM-BP神经网络的公路边坡稳定预测模型。结合中南公路岩质边坡工程实例,将PCA-LM-BP神经网络模型的预测结果与LM-BP神经网络模型、BP神经网络模型预测结果进行对比。结果表明:基于PCA-LM-BP神经网络的预测模型精度较高,可为预测中南公路边坡稳定性提供一定的依据。     

大气中SO2浓度的小波分析及神经网络预测

应用小波分解和重构对SO2浓度年变化趋势进行分析,在此基础上,建立了一种分段BP神经网络预测模型,并对各段有针对性地设计了神经网络预测模型.采用主成分分析进行输入变量降维.在BP网络训练过程中,往往会出现过拟合的现象,为此,在训练过程中,将样本等间距地分离为训练集和验证集来防止这个问题.为了消除网络的权值初始化对学习系统复杂性的影响,采用了5个子网络输出取算术平均的神经网络集成的方法.预测结果表明,该模型应用于SO2浓度预测具有较高的预测精度和良好的推广能力,而且明显优于一般的神经网络模型.     

BP 神经网络模型在环境气象灾害预测中的应用研究--以湖南省为例

依据环境气象数据与自然灾害统计数据,建立BP神经网络模型,对湖南主要气象灾害（洪灾、旱灾、冰冻灾）及受灾经济损失进行实例预测,将在MATLAB7软件中的仿真结果与传统的多元线性回归模型分析结果进行比较和误差分析。结果表明,BP神经网络模型在洪灾、旱灾受灾率方面的预测效果和精度优于多元回归模型,而由于冰灾训练样本不足及经济损失与输入因子的线性相关程度高,在冰灾与受灾经济损失率方面稍逊于多元回归模型。     

应用遗传神经网络方法分析我国降水化学数据

收集了１１１组包含Ｃａ＾２＋、Ｍｇ＾２＋等８种离子浓度和ＰＨ值的我国降水化学数据，并用遗传神经网络（Ｇｅｎｅｔｉｃ Ｎｅｕｒａｌ Ｎｅｔ－ｗｏｒｋｓ，ＧＮＮ）方法建立了这些离子浓度和ＰＨ值绵ＢＰ网络模式，运用这些模式计算了各离子浓度对ＰＨ值的贡献，结果表明，我国各地降水ＰＨ值与各地区酸性离子与碱性离子相互用途相关，其中生离子的中和作用起着主导作用。     

规范变换与误差修正结合的环境系统的前向网络和投影寻踪预测模型

为了建立适用于环境系统的结构简洁、形式统一、程序规范、应用普适的神经网络和投影寻踪回归预测模型,针对传统的神经网络和投影寻踪回归用于多因子、大样本预测建模,存在模型结构复杂、学习效率低的局限,提出设置环境系统预测量及其影响因子参照值和规范变换式的原则和方法,使规范变换后的影响因子皆"等效"于同一个规范影响因子,从而将多因子的的预测建模简化为等效规范因子的预测建模,使模型结构得到极大地简化,提高了学习效率;此外,为了提高预测模型的预测精度,还提出了对预测样本的模型输出值的误差修正公式.在对环境系统的预测量及其影响因子进行规范变换的基础上,将m个规范影响因子的每个建模样本组成m个"等效"训练样本,应用免疫进化算法优化模型参数,分别建立适用于环境系统的2个或3个规范影响因子的前向神经网络和投影寻踪回归两类预测模型;并依据误差理论,对误差修正公式修正后的模型预测精度的提高进行了严格的数学论证.将基于规范变换与相似样本误差修正相结合的两类预测模型,用于某市5个点位的SO_2浓度预测,并与6种传统预测模型和方法的预测结果进行了比较.结果表明:对同一个预测样本,同类模型的两种不同结构的的预测值及其相对误差都几乎完全相同或彼此相差甚小;此外,两种不同结构的两类预测模型用于5个样本预测,其相对误差绝对值的平均值分别为2.59%、2.67%;2.18%、2.62%,均远小于传统BP神经网络模型的25.72%、传统PPR模型的14.20%、传统SVR模型的22.13%、模糊识别模型的21.57%、组合算子模型的18.36%和多元回归模型的25.31%;而两类模型预测的最大的相对误差绝对值分别为4.11%和3.57%,更加远远小于传统的6种预测模型的37.18%、56.07%、27.40%、32.14%、38.38%和60.26%.实例分析结果证实了误差修正公式对提高模型预测精度具有切实可行性.基于规范变换与误差修正相结合的前向神经网络和投影寻踪回归两类预测模型不仅避免了"维数灾难",提高了学习效率和模型的预测精确度,而且具有简洁、普适、规范、统一和稳定的特点,对其他预测建模也有借鉴作用.     

一种战车主减速器温度预测方法研究

目的针对战车主减速器温度预测需求,建立时间序列ARIMA多步预测和BP神经网络预测模型,提出基于BP神经网络修正误差的ARIMA模型温度预测方法。方法结合BP神经网络的非线性能力与ARIMA模型预测能力,分析ARIMA在多步预测时误差产生原因,在神经网络对ARIMA多步误差进行预测基础上计算修正因子,把误差修正因子和BP网络结合,实现对多步预测误差的修正。结果ARIMA模型多步预测时,预测误差随预测步数的逐步增加不断增大,引入了误差修正因子进行修正。通过预测值与实际值进行对比,可有效提高预测准确度。结论 BP神经网络和误差修正因子结合应用可显著提高温度预测效果。     

基于Metropolis准则的BP模型改进及在太湖Chl-a预测中的应用

水体富营养化及藻华暴发已成为湖泊治理中的主要问题,利用历史监测数据,采用BP神经网络对水体中叶绿素a(Chl-a)浓度进行预测,已成为藻华预警的主要手段.但该方法存在迭代速度慢、易陷入局部极值等局限性,导致产生拟合结果不优或预测误差较大等问题.利用Metropolis接受准则的全局寻优能力,将其与BP神经网络相结合构建...     

基于神经网络集成的单个飞行事件噪声预测模型

通过分析影响单个飞行事件噪声的各种因素,构建了BP神经网络回归预测模型,并通过自适应遗传算法优选出参与集成的个体神经网络,提出了预测单个飞行事件噪声的神经网络集成预测模型.为了有效保证差异性,设置不同隐藏神经元个数和Bagging算法来构建和训练单个网络.实验结果表明,单个飞行事件噪声的神经网络集成预测模型相对单个BP神经网络模型泛化能力更强,稳定性能更好.本文方法在测试集上误差在3dB以内的平均比率为96.9%,比单个网络高6.8%.     

基于BP模型的大气污染预报方法的研究

BP模型是目前最为广泛应用的神经网络模型之一,它是一种简单而又非常有效的算法.笔者将BP网络模型引入到大气污染预报领域,并根据大气污染物含量与气象要素的关系建立了大气污染物含量的神经网络预报模型.计算结果表明,BP模型应用于大气污染预报具有较高的预测精度和良好的泛化能力,它为信息社会的城市空气污染预报工作提供了一种全新的思路和方法.      

阳宗海湖滨湿地环境因素对沉积物砷赋存形态的影响及浓度水平预测

湖滨湿地独特的水文条件区别于其他生态系统,环境因素变化频繁,对沉积物中污染物形态影响显著.以阳宗海南岸湖滨湿地表层沉积物为研究对象,探究不同季节的S-TAs（沉积物中总砷）、不同形态砷质量分数及环境因素时空分布特征,以及环境因素与不同形态砷分布的关系,同时基于逐步回归和BP神经网络模型对沉积物中4种不同形态砷（弱酸提取态砷、可还原态砷、可氧化态砷、残渣态砷）质量分数进行预测和比较.结果表明:①夏季ρ（W-TAs）（W-TAs为水体总砷）、w（S-TAs）（S-TAs为沉积物总砷）略高,且ρ（W-TAs）处于GB 3838-2002《地表水环境质量标准》Ⅲ级限值（0.05 mg/L）和Ⅴ类限值（0.1 mg/L）之间,冬季物理指标pH、ρ（DO）、E_h（氧化还原电位）、电导率（TDS）、w（OM）均较高,沉积物pH（记为S-pH）、ρ（DO）与E_h存在明显的季节性差异（P < 0.05）.②湖滨湿地沉积物中活性砷（弱酸提取态砷、可还原态砷、可氧化态砷）质量分数之和所占比例为17.70%~62.59%,80%采样点的活性砷的质量分数较低,对生态风险影响较小,S-pH、ρ（DO）、E_h对不同形态砷的质量分数影响显著（P < 0.05）,同时,不同季节湖滨湿地对砷均有明显的拦截作用.③与逐步回归模型相比,BP神经网络预测模型是通过输入层到输出层的计算完成,增强了非线性、自适应性处理能力,不同砷形态质量分数的实测值与预测值的拟合度高达0.999 5,而逐步回归仅为0.374 9,神经网络更准确地预测了不同形态砷的质量分数及时空变化规律.研究显示,湖滨湿地环境因素的变化对沉积物砷赋存形态具有显著影响,因BP神经网络比数理统计线性回归模型更能准确地反映沉积物不同形态砷与环境因子间复杂的非线性关系,预测效果更精确.