基于迁移学习的径流时间序分析及应用

来源 :电子科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:genye
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
我国拥有相对较为丰富的水能资源,但水能资源利用率相对不足,通过对径流时间序列进行可靠的丰枯性预测可以协助决策供电方案,优化发电资源调配,从而提高水资源的利用率,同时对于防洪抗旱方案的制定都具备一定的指导意义。近年来,对于径流丰枯性预测的研究也取得了一些辉煌的成果,但是仍存在着以下需要解决的问题:(1)径流序列不具备明显规律性,需要进行序列分解,但是传统分解方法受端点值影响较大(2)现实中水文数据的数据量较少,不同分布的其他水文监测站点的数据难以利用。(3)实际生产中多使用经典机器学习算法进行建模,这些算法往往不能充分表示复杂的径流变化过程。针对上述问题,本文主要做了以下工作:1.提出了近似序列延展值替代序列分解方法用于径流序列分解。径流序列不具备明显的规律性,因此需要对径流序列进行序列分解来分离径流序列中的周期性因素和随机性因素。传统的经验模态分解算法的分解结果受端点未知值影响较大。通过使用傅里叶变换得到原始序列的近似序列,并对其延展得到未知值的替代值,使得分解的结果更贴近原始序列的分解结果。2.提出一种基于迁移学习和深度学习的直接径流丰枯性预测方案。该方案采用迁移学习方法结合长短期记忆网络或卷积神经网络建立模型直接对径流的丰枯性进行预测,模型流程分为循环训练和微调两个阶段。循环训练阶段首先将其他水文站点的径流数据按照相似度从小到大排序,之后每次将一个水文站点的数据和目标站点的数据进行域适应后输入模型进行训练。微调阶段将目标站点的数据输入模型进行微调。该模型充分地利用了其他水文站点的数据,使得深度学习模型能够在较少的数据下进行建模。3.提出一种基于迁移学习和深度学习的间接径流丰枯性预测方案。由于枯水期相邻月份之间相关性较高,变化幅度相对较小;汛期月份波动剧烈,变化较为复杂,所以需要进行汛期月份和枯水期月份的划分。该方案首先将一年之内的月份划分为汛期月份(5月~10月)和枯水期月份(1月~4月,11月~12月),分别预测出所有月份的径流量之后再计算丰枯性,其中汛期月份采用迁移学习方法结合长短记忆网络或卷积神经网络进行建模,枯水期月份使用线性回归模型进行建模。汛期模型流程分为循环训练和微调两个阶段,基本与直接方案相似。该模型充分地利用了径流的年内变化规律,使得预测的目标更加细化,对于防洪预警更具参考意义。本文主要研究了结合迁移学习的径流丰枯性预测,提出了使用Fourier-CEEMDAN分解算法对径流序列就进行分解,结合transfer-LSTM和transfer-CNN两种迁移模型进行建模,分别以直接和间接两种方式对径流丰枯性进行预测,解决了径流序列预测中数据量少导致的深度学习模型难以建模的问题和传统分解算法的端点效应问题,同时细化了预测的粒度,对于提高径流丰枯性预测的精度有明显的效果。新的分解方法相比较于原始方法准确率提高了5%,迁移模型的直接预测方案相比较于传统模型准确率提高了11%,迁移模型的间接预测方案相比较于传统模型准确率提高了6%。
其他文献
网络流量态势感知能够快速准确地反映出当前网络流量的运行状况,也能够预测未来的网络流量运行趋势,是网络流量管理的一种重要手段。结合SDN网络和ONOS控制器的特点,本文设计并实现网络流量态势感知系统,其可以根据功能分为流量态势指标提取子系统、流量态势评估子系统和流量态势预测子系统。本文所做的主要工作如下:第一,设计并完成流量态势指标提取子系统。首先考虑到完备性和易得性分层构建流量态势指标体系;再设计
随着大规模计算能力的提升,人工智能话题火热,深度学习各领域发展迅猛,在诸多领域上深度神经网络已经达到人类水准,某些特定任务中甚至远超人类水平,其应用也慢慢融入社会的学习和生活之中。但人工智能背后的安全问题日益凸显,有研究表明深度学习及机器学习模型易受到对抗样本的攻击。对抗样本为在干净样本上添加特定的微小噪声所形成的输入样本,能使模型给出错误的结果。通过近几年研究,在对抗样本领域的研究主要分为对抗攻
容器是近年来出现的一种虚拟化技术,广泛应用于云计算领域,它极大的方便了云计算应用的部署,越来越多的应用转向了使用容器开发与部署。在众多容器编排管理工具中,Kubernetes正在成为一种事实的标准,它提供了一套集群自恢复机制,包括容器的自动重启、自动调度以及自动备份等。但是,Kubernetes的缺省调度器依赖于应用属主提供的资源分配需求,没有考虑实时资源的使用情况。并且随着多集群架构的应用,通常
随着互联网时代的来临,在线对弈类游戏已经融入到了全世界人民的娱乐生活中。棋牌类游戏凭借其简单的操作、丰富的策略性、较快的游戏节奏等特点,在传统线上平台上快速发展,获得了大批忠实的玩家群众。线上对弈,寓教于乐,在当前疫情阶段,得到快速发展。本课题基于真实的项目需求,为国际象棋类教学活动设计一个在线多人对弈系统。基于此,本文设计并实现了一款云平台下的棋类对弈系统,为全球棋类游戏玩家提供一个跨平台的对弈
随着互联网和物联网的高速发展,新的业务场景层出不穷,云计算和边缘计算技术应运而生。一方面,云计算技术为用户访问互联网上海量计算资源提供了便利。普通用户不需要了解集群的内部原理,也不需要具备计算机专业背景知识,即可轻松获取大量云端资源。另一方面,云计算技术高延迟、高能耗的缺点限制了它的使用场景,而边缘计算将资源部署至更加靠近用户的边缘端,具有网络延迟低、宽带需求低等优势,可以适应智能家居、数字医疗、
深度模型性能提升的同时,模型参数增加、内存使用资源增加、训练时间过长、计算量过大等问题接踵而至。这些问题使得嵌入式设备、集成设备等资源受限机器无法正常使用,从而影响深度学习的应用推广。在此背景和市场需求下,针对模型压缩方法的研究具有重要意义,知识蒸馏是一种近几年来被广泛关注的模型轻量化方法,学生模型通过模仿教师模型进行训练。学生网络模型在教师网络模型的指导下,可以更好地学习数据集中的结构化知识。基
近年来,电力系统自动化、信息化及智能化发展水平显著提升,许多新技术应用到传统电力系统中。轨道交通电力数据采集与监视控制(Supervisory Control And Data Acquisition,SCADA)系统和其他电力系统类似,有着强烈的稳定性、容错性和可靠性需求。恰逢成都轨道交通电力SCADA系统智慧维保科研项目立项,本文借此契机以轨道交通电力SCADA系统的状态估计功能作为出发点,改
随着容器技术和Kubernetes的兴起,全球众多的云厂商纷纷推出属于自己的容器云服务。容器技术的浪潮从Docker的普及开始,直到Kubernetes的逐渐成熟才真正的落地,才开始真正实现从传统的应用部署管理模式向容器服务模式转变。2020双11期间,阿里已经将80%的核心业务部署到容器云平台当中,Google更是已经在生产环境当中积累了数十年的容器服务经验,而Kubernetes正是其开源的容
近年来,网络安全问题不断增加,这导致了网络的控制和管理面临越发严峻的形势。为了应对网络不安全因素的威胁,网络管理人员亟需一种有效的手段来加强对网络的安全控制和管理。网络脆弱性分析是预防网络攻击发生方法的重要一环,能够帮助网络管理人员建立完备有效的网络控制和管理机制,同时也是网络科学领域的研究热点问题之一。网络中的高风险节点指在网络中影响力高,但防御力低的节点,这些节点是造成网络脆弱的重要因素。现有
自21世纪以来,随着芯片制造与设计工艺的快速发展,计算机的算力有了质的飞跃,因此机器学习科学取得了空前的应用,尤其是深度神经网络在各领域的应用。在使用传统的最优控制理论处理机器人控制问题时存在两个主要难点,其一是需要清楚的知道被控系统的行为模型;另外一点是模型需要精确的输入输出,使用函数估计器带来的误差很大程度上会导致控制模型的失效。强化学习则需要对每个函数都进行近似估计,通过近似估计实现对实际的