基于matlab的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)洪峰預(yù)測-全文預(yù)覽
【正文】 ： 把式（）代入式（）得：式中為中間層單元的激活值。BP網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)，由四個過程組成：輸入模式由輸入層經(jīng)過中間層向輸出層的“模式順傳播”過程；網(wǎng)絡(luò)的希望輸出與網(wǎng)絡(luò)實際輸出之差的誤差信號，由輸出層經(jīng)過中間層向輸入層逐層修正連接權(quán)的“誤差逆?zhèn)鞑ァ边^程，由“模式順傳播”與“誤差逆?zhèn)鞑ァ钡姆磸?fù)交替進行的網(wǎng)絡(luò)“記憶訓(xùn)練”過程，網(wǎng)絡(luò)趨向收斂即網(wǎng)絡(luò)的全局誤差趨向極小值的“學(xué)習(xí)收斂”過程，歸結(jié)起來為，“模式順傳播” “誤差逆?zhèn)鞑ァ?“記憶訓(xùn)練” “學(xué)習(xí)收斂”過程。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，已滲透到各個領(lǐng)域，并取得了令人矚目的成果。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是指基于誤差反向傳播算法的多層前向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，一般由輸入層、輸出層和隱含層構(gòu)成。因此水文預(yù)報技術(shù)還有待于進一步改進。1．3 存在的問題雖然水文預(yù)報無淪在預(yù)報技術(shù)、預(yù)報精度、理論等方面都取得了很大的進展，但是在實際應(yīng)用上仍存在著許多問題。陳意平[32]等認為GM(1，1)模型為水利系統(tǒng)的中長期預(yù)報提供了一種新方法?；疑到y(tǒng)理論[2]是鄧聚龍于1982年創(chuàng)立的，十幾年來發(fā)展較快。當(dāng)然，除了GIS以外，還有其他一些類似的、基于計算機技術(shù)上的預(yù)報系統(tǒng)，如SMAR(Soil Moisture Accounting and Routing)模型及在此基礎(chǔ)上改進而成的分布式任意時段長模型[26]。洪水預(yù)報的實質(zhì)就是要對洪水在特定時空條件下的運動規(guī)律進行預(yù)報、預(yù)測，空間信息量大，而對空間信息的管理與分析正是GIS的優(yōu)勢，而與遙感技術(shù)(RS)和全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)技術(shù)GPS)結(jié)合的GIS(合稱三‘s’技術(shù))功能更加強大。結(jié)果表明人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在很多實例中的很大優(yōu)越性，當(dāng)然在某些情況下另兩種方法也是相當(dāng)有效的。熊立華[19]等在將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于洪水實時預(yù)報時采用向后演算法，使得模型的權(quán)重系數(shù)可以在每一時間步長上進行自動更新。丁晶等[16]認為當(dāng)前單純地分別應(yīng)用確定性和不確定性方法，面臨許多無法妥善處理的困難，因此有必要探索一種新思路和新途徑。蔡煜東等[13]采用Kohonen自組織神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型研究了鄱陽湖年最高水位的分類預(yù)報閥題。上個世紀(jì)80年代中后期，在國外一些發(fā)達國家掀起了一股竟相研究和開發(fā)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的熱潮。上世紀(jì)九十年代取得了水文預(yù)報技術(shù)的新進展。在流域水文模型研究應(yīng)用方面，如現(xiàn)為河海大學(xué)在蓄滿產(chǎn)流模型基礎(chǔ)上提出了新安江模型，在南方濕潤地區(qū)得到廣泛應(yīng)用，效果很好，并被歐美一些國家采用。1955年，由華士乾主編的《洪水預(yù)報方法》一書，總結(jié)了新中國立國之初，特別是1954年長江、淮河特大洪水實際預(yù)報中的經(jīng)驗，主要吸收了美國、原蘇聯(lián)的洪水預(yù)報方法，并利用中國實際資料做了分析應(yīng)用，第一次系統(tǒng)地提出了具有中國特色的洪水預(yù)報方法，為我國水文預(yù)報及其研究工作奠定了良好的基礎(chǔ)。據(jù)統(tǒng)計，1990年全國有1134處水文站(占該年全國水文站總數(shù)的35％)發(fā)布水文預(yù)報[1]。上世紀(jì)5060年代學(xué)習(xí)、吸收原蘇聯(lián)和美國的洪水預(yù)報方法，為我國水文預(yù)報工作奠定了基礎(chǔ)。洪水預(yù)報作為水文預(yù)報的一個重要組成部分，在防洪減災(zāi)中具有重要的理論意義和現(xiàn)實意義。水文預(yù)報是防汛抗旱的耳目和參謀，是防洪決策、水資源優(yōu)化調(diào)度、水工程運行管理的科學(xué)依據(jù)，是各級防汛指揮機構(gòu)的參謀和得力助手，對保護人民生命財產(chǎn)安全，充分發(fā)揮水工程效益，保障社會穩(wěn)定和國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展起著極其重要的作用。本文將BP網(wǎng)絡(luò)的洪水預(yù)報模型應(yīng)用于武漢地區(qū)柳子巷水文站的洪水預(yù)報。鑒于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有很強的處理大規(guī)模非線性動力學(xué)系統(tǒng)的能力，本文緊緊圍繞人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)領(lǐng)域的知識，改進了BP網(wǎng)絡(luò)洪水預(yù)報模型。河道水情預(yù)報十分復(fù)雜，由于受各種因素的影響表現(xiàn)為非線性動力學(xué)過程，而且因素之間的變化及相互影響關(guān)系也難以確定。針對人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)本身是一種靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)，在復(fù)雜河道的預(yù)報模型中，本文引入了延遲單元法，即在數(shù)據(jù)處理時直接從樣本模式中提取時間序列特征，使得這樣的預(yù)報模型具備了對時間序列的識別能力。而且水文預(yù)報是國民經(jīng)濟建設(shè)不可缺少的重要基本工作，是幫助人們更好地控制與利用水資源、與洪水作斗爭、減少洪災(zāi)的有力武器。而據(jù)統(tǒng)計，近幾年國家和地方對長江水文事業(yè)的投入，每年僅約為2億元左右，可見水文預(yù)報的效益是巨大的。1．2 水文預(yù)報的發(fā)展新中國成立50多年來，我國的水文預(yù)報工作從無到有、由點到面迅速發(fā)展起來。隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和全民社會水患意識的不斷增強，國家對水文工作的重要性有了更深刻的認識，從中央到地方各級水文部門相繼開展了水文預(yù)報工作，許多基層水文站也發(fā)布當(dāng)?shù)睾恿骱退畮斓乃念A(yù)報。上世紀(jì)五六十年代奠定了水文預(yù)報的基礎(chǔ)。1970年以后，部分省、流域機構(gòu)和高等院校分別對濕潤、半濕潤地區(qū)和干旱、半干旱地區(qū)的降雨徑流關(guān)系進行了分析研究，對一些大江大河則采用分區(qū)降雨產(chǎn)匯流結(jié)合河道匯流計算的全河系預(yù)報，同時開展了流域水文模型的研究和應(yīng)用。例如，1982年水利電力部水文水利調(diào)度中心，在引進的意大利CLS模型基礎(chǔ)上，用新安江模型算出各層的徑流深度來代替CLS模型的降雨輸入，改進后的模型為SCLS(綜合約束線性系統(tǒng))模型，取得了比較滿意的成果。不管是在水文預(yù)報的傳統(tǒng)方法，如成因分析和水文統(tǒng)計方法，以及是新方法如模糊分析、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、地理信息系統(tǒng)和灰色系統(tǒng)分
環(huán)評公示相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1