تأثیر پیش‌پردازش متغیرهای ورودی به شبکه عصبی برای پیش‌بینی جریان ماهانه با آنالیز مؤلفه‌های اصلی و موجک

Abstract

برآورد جریان حوضه آبریز با توجه به کاربرد گسترده آن در علوم مرتبط با صنعت آب، از دیرباز مورد توجه پژوهشگران بوده است. ارائه الگوهای نو و به‌کارگیری تکنیک‌های پیشرفته می‌تواند موجب ایجاد تحول در برآورد این سیستم دینامیک و غیرخطی شود. در این تحقیق برای پیش‌بینی جریان ماهانه، از شبکه عصبی پیشخور استفاده گردیده است. به علت تعداد زیاد متغیرهای مورد استفاده در این تحقیق برای پیش‌بینی جریان، شناخت متغیرهای مؤثر بر شبکه می‌تواند باعث بهبود نتایج گردد. به این منظور، با استفاده از تکنیک آماری آنالیز مؤلفه‌های اصلی، که باعث کاهش تعداد متغیرها و ورود متغیرهای مؤثر به شبکه می‌شود، اقدام به مدل‌سازی جریان شد (PCA-ANN). در ابتدا از PCA برای کاهش متغیرهای ورودی استفاده شد و پس از تبدیل 18 متغیر به 18 مؤلفه جدید، از 8 مؤلفه اول در بهترین مدل به عنوان ورودی به شبکه استفاده گردید. همچنین با استفاده از موجک، پیش‌پردازش روی متغیرهای اصلی صورت گرفت و مدلی نیز برای پیش‌بینی جریان با این روش ارائه شد (WNN). در نهایت، نتایج به‌دست آمده از این سه مدل، حاکی از نقش مؤثر پیش‌پردازش روی متغیرها توسط PCA و موجک بود. همچنین در مقایسه با مدل‌های ANN و WNN در مدل PCA-ANN ، ساختار ساده‌تر، سرعت آموزش شبکه بیشتر و نتایج رضایت‌بخش‌تر بود.