基于自适应调整蚁群-RBF神经网络模型的中长期径流预测

径流预测历来是水利部门的一项重要工作,针对水库和河流中长期径流预测精度不高,提出了自适应调节人工蚁群算法(ARACS),对RBF神经网络参数进行优化,建立了自适应调节人工蚁群-RBF神经网络组合算法(ARACS-RBF)预测模型,综合考虑影响径流预变化因素,对安康水库进行中长期径流预测。对预测效果进行检验,结果证实该模型可真实地反映河川径流变化的总体趋势, 并为判断时间序列数据的非线性提供了一种新方法。与RBF神经网络模型、人工蚁群-RBF神经网络模型预测结果进行对比,结果表明,应用ARACS-RBF模型对中长期径流量进行预测,预测精度更高、效果更好。该方法克服了RBF神经网络和人工蚁群算法易陷于局部极值、搜索质量差和精度不高的缺点,改善了RBF神经网络的泛化能力,收敛速度快,输出稳定性好,提高了径流预测的精度,置信度为98%时的预测相对误差小于6.5%。可有效用于水库和河川中长期径流预测。     

城市空气质量的BP和RBF人工神经网络建模及分类评价

根据MATLAB提供的人工神经网络模型,将其应用到城市空气质量评价,研究并对比分析BP和RBF两种人工神经网络的建模方法及评价结果。首先构建BP神经网络模型,确定输入层、隐含层和输出层的神经元数,选择Sigmoid型函数作为激励函数,应用内插扩展出的训练样本对BP网络进行学习,再用训练成熟的BP网络对待评价样本进行仿真;其次构建RBF神经网络模型,确定其输入层和输出层的神经元数,选择Gauss函数作为隐含层激励函数,再用同样的训练样本进行学习和仿真;最终进行归一化论证,验证归一化预处理在空气质量评价中的必要性。结果表明:应用BP和RBF人工神经网络可以得出较好的城市空气质量分类评价结果,其中RBF神经网络模型与改进的灰色聚类法评价结果一致,具有较高的准确率,是一种快捷、有效的综合评价方法。     

基于数据分解的AQI的CEEMD-Elman神经网络预测研究

针对Elman神经网络在预测空气质量指数（AQI）时易受到数据非平稳性的影响导致预测趋势良好但准确度较低的问题,提出以互补集合经验模态分解（Complementary Ensemble Empirical Mode Decomposition,CEEMD）为基础的CEEMD-Elman模型.应用CEEMD对AQI序列分解成不同时间尺度上的本征模态函数分量和剩余分量,进而首次将对非平稳的AQI序列的预测研究转化为对多个平稳的本征模态函数分量的研究.分别与Elman单一模型、EMD-Elman模型、BP单一模型及CEEMD-BP模型进行实验对比.结果表明：应用该方法建立的模型的均方误差、平均绝对误差和平均绝对百分比误差分别为4.80、0.71、1.84%,均小于其他模型结果;对应空气质量等级预报正确天数的频率为94.12%.该模型能有效的降低非平稳性对实验预测结果的影响,实现对空气质量等级的准确预报;该研究为进一步预测AQI的走向提供了有效依据,也为政府决策和管理部门制定空气污染控制提供了更充分的参考.     

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。     

基于人工神经网络方法的水质预测初探

常规的水质预测模型因存在许多简化与假定而限制了其精度与实用性的提高.文章通过引入神经网络技术来建立水质预测模型,分别采用LM算法和RBF算法来提高预测的精度.结果表明,在建立三门峡水库流量和水质的输入响应关系模型的实际应用中,RBF算法取得了较好的预测效果.     

基于融合算法的空气污染监测高度测量系统

在空气质量监测中,有时需要在不同的高度上采集空气污染数据,但传统的GPS定位系统对于海拔高度的定位精度较差,为此,设计了由GPS和气压计组成的高度测量系统,通过对气压传感器进行温度补偿,获得高精度的气压高度信息;并对气压计和GPS进行数学建模,建立了卡尔曼滤波算法的状态方程和观测方程,通过离散化对GPS和气压计的高度信息进行在线数据融合,获得高精度的高度信息;最后,通过实验数据验证了该高度测量系统具有较高的精度,可以在空气污染高空监测等领域广泛推广。     

自适应人工鱼群-BP神经网络算法在径流预测中的应用

为了提高水库和河流中长期径流预测精度,提出了弹性自适应人工鱼群算法(RAAFSA)。应用RAAFSA算法训练BP神经网络,实现BP神经网络参数优化,形成弹性自适应人工鱼群-BP神经网络混合算法(RAAFSA-BP),对石泉水库进行中长期径流预测。仿真计算表明,弹性自适应人工鱼群优化的BP神经网络算法收敛速度快于BP神经网络算法、人工鱼群-BP神经网络算法和RBF神经网络算法。该混合算法克服了BP神经网络和人工鱼群算法易陷于局部极值、搜索质量差和精度不高的缺点,改善了BP神经网络的泛化能力,输出稳定性好,预报精度显著提高,每次预测相对误差绝对值都小于6%,合格率达到100%。该算法成功地解决了石泉水库中长期径流预测精度不高的难题,可有效用于水库和河川中长期径流预测。     

基于IPSO-ELM算法的空气质量预测

基于人工神经网络空气质量预测模型存在易陷入局部极值、参数选取困难等问题,文章提出利用极限学习机进行空气质量预测。针对传统极限学习机的隐含层节点数、及其阈值和权值随机生成造成网络学习能力下降的问题,提出利用改进粒子群算法并行优化极限学习机的隐含层节点数和隐含层的阈值、权值,并以均方根误差作为适应度函数。利用优化后的极限学习机预测空气质量(SO2、NO2、PM10、CO、O3、PM2.5浓度和AQI),并将预测结果与BP神经网络和ELM算法进行比较。结果表明,该文所提的空气质量预测方法比BP神经网络和ELM算法具有更高的预测精度和可靠性。     

应用径向基函数网络预测有机化合物的生物活性

为了构建径向基函数 ( RBF)神经网络模型 ,研究一批取代芳香族化合物结构与其大型蚤生物活性参数 log(1/EC₅₀)的关系 ,利用正交最小平方算法逐一选择非线性高斯函数的中心 ,并将归一化参数 σ和容差 ρ作为网络的系统参数 ,通过广程扫描确定其最佳值 .采用种子聚类分析与简单随机抽样相结合的方法将化合物合理地划分为训练集和预测集 .对构建的 RBF网络模型的预测质量进行了不确定性分析 .与回归模型相比 ,RBF网络具有较好的预测性能 ,模型预测的不确定性降低了 30 % .     

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。     

基于逆方差多模型融合的空气质量指数预测方法

空气质量预测对合理制定环境治理政策具有重要意义。针对目前单体预测模型存在模型不稳定和泛化能力不强的问题,提出基于逆方差权重分配方法融合3种单体模型的空气质量指数(air quality index, AQI)预测方法。首先,以北京市为例,构建空气质量指数预测数据集;其次,分别构建长短期记忆网络(LSTM)、门控循环单元(GRU)、双向长短期记忆网络(Bi-LSTM)、自回归积分滑动平均模型(ARIMA)和多元线性回归(MLR)5种模型对数据集进行预测,并对比以上模型的预测结果;最后,在多模型融合方法中,选择逆方差法计算预测精度较高的3种单体模型的权重,根据算得权重构建逆方差融合预测模型。与预测精度较高的3种单体模型以及加权平均融合预测模型相比,逆方差融合预测模型对空气质量指数的预测精度R²分别提高3.9%、3.4%、1.6%和0.5%,达到0.933。结果表明：逆方差融合预测模型综合了各单体预测模型的优点,能够提高AQI预测精度。     

基于神经网络的黄草坝古滑坡稳定性评价

根据神经网络的基本原理,结合35个实际滑坡工程实例,分别采用RBF神经网络和BP神经网络建立滑坡稳定性评价模型,利用MATLAB编程求解,并对比了两种模型的计算结果,表明采用RBF网络模型计算出的结果精度高、误差小,更适合于对滑坡的稳定性评价;同时,运用RBF网络模型计算了黄草坝古滑坡的稳定性系数,对其稳定性进行了预测,以验证该方法的有效性。     

基于RBF和PSO的双喉道气动矢量喷管优化设计

本文探索了一种能多变量综合优化的方法,即对喷管进行参数化设计后,用均匀试验设计(UED)将试验样本均匀散布在设计区间内,求出各性能参数后,利用径向基神经网络(RBF)对试验样本进行拟合,再用粒子群算法(PSO)对训练好的神经网络进行寻优,找出了更好的双喉道气动矢量喷管设计参数组合。数值模拟结果显示,优化后的双喉道气动矢量喷管的矢量角有了明显提高。试验表明这种优化方法具有很好的优化能力,可以用来对喷管几何外形进行参数优化。      

基于HHO-CNN-LSTM的CMAQ修正模型及其在上海市空气质量预报中的应用

建立空气质量预报模型，预测污染物浓度对人类健康和社会经济发展具有重要意义。然而，传统的空气质量模型CMAQ对污染物浓度的预报精度并不理想。对此，本文提出了一种基于卷积神经网络(CNN)和长短期记忆神经网络(LSTM)的空气质量预报修正模型，并使用哈里斯鹰算法(HHO)对模型的超参数进行优化；用CMAQ模型对上海市2022年12月六种大气污染物(SO₂、NO₂、PM₁₀、PM_2.5、O₃、CO)浓度的预报数据以及监测站的气象数据和污染物浓度实测数据作为HHO-CNN-LSTM模型的输入，对CMAQ模型预报结果进行修正。使用均方根误差(RMSE)、平均绝对误差(MAE)和一致性指数(IOA)作为评价指标。结果显示，修正模型显著提高了六项污染物浓度的预测精度，RMSE减少了73.11%～91.31%,MAE减少了67.19%～89.25%,IOA提升了35.34%～108.29%。同时针对HHO算法陷入局部最优而导致修正模型对CO浓度预测效果不佳的问题，使用高斯随机游走策略对HHO算...     

基于神经网络的城市夜间环境监控与预测

因夜间天空亮度分布具有非线性变化特点,故引入神经网络算法,建立基于时间序列的夜天空亮度预测模型,夜天空亮度预测模型可为城市光污染防治提供评价依据.文章对神经网络的原理进行了论述,建立了基于时间序列预测模型.以测试数据为训练样本集,基于MATLAB(矩阵实验室,Matrix Laboratory的简称),采用改进的BP算法(误差反向传播算法)对网络进行学习训练,并对存在的误差进行了分析.基于时间序列BP神经网络的夜天空预测模型,当隐含层神经元数目为5,训练函数为L-M优化算法(trainlm)时,最大绝对误差可达到0.003 6 cd/m2,最大相对误差达到2.361 4%.结果表明,模型的运行结果与试验数据比较吻合,输出与目标矢量之间相关性也较好.     

RBF神经网络在土壤重金属污染评价中的应用

运用MATLAB软件的K均值聚类算法结合神经网络工具箱,通过建立RBF神经网络对郑汴路圃田—杏花营段路旁土壤进行了评价。结果表明,土壤重金属积累峰值污染峰值多出现在距路基50m范围以内,并随着距路基距离的增加,污染程度逐渐下降。风力因素和邻近铁路对路段两侧土壤重金属污染影响较大,且公路运营时间越早,对两侧土壤污染越严重。杏花营断面土壤质量以Ⅱ级为主,北侧断面土壤质量多为Ⅲ级。圃田断面各样点综合评价结果均为Ⅱ级,整体质量优于杏花营断面。RBF神经网络评价方法具有计算速度快,评价结果客观等优点。     

应用BP神经网络预测嵌岩桩竖向承载力的研究

利用BP神经网络,建立了嵌岩桩竖向承载力预测的BP神经网络模型,采用嵌岩桩竖向承载力的实验数据对网络进行了训练,并以此训练好的BP神经网络对嵌岩桩承载力进行了预测。预测结果表明,该模型具有很高的预测精度,为预测嵌岩桩承载力提供了一种新的方法。     

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.     

基于GA-ANN改进的空气质量预测模型

基于人工神经网络的空气质量预测模型优于传统的逐步回归模型,但由于性能差异不明显而较少在空气质量预报中应用. 设计了将遗传算法和神经网络算法相结合的基于GA_-ANN的空气质量预测模型,并利用天津市2003—2007年气象和污染物监测资料对该模型进行验证. 对2007年全年的ρ(SO₂),ρ(NO₂)和ρ(PM₁₀₎进行预测,预测值与实测值的相关系数分别为0.899 6,0.828 3和0.600 0. 与一般的人工神经网络预测模型相比较,GA_-ANN模型将空气质量等级预报的准确率从77.57%提高到79.67%. GA_-ANN模型可结合其他方法进行日常空气质量预报.      

基于人工神经网络的松花江朱顺屯断面的水质预测

利用BP神经网络进行短期水质预报并进行水质预测后再评价对环境管理和规划有重要意义。本文建立了朱顺屯断面5个目标水质参数NH3-N、DO、高锰酸盐指数、TN和TP的BPANN水质预测模型,并对实例进行了验证,结果表明建立的推进式ANN可以应用于此类时间序列的环境预测,网络泛化性能好,能够满足实际应用。