針對(duì)直接采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)反演水深收斂速度慢,且易陷入局部最優(yōu)的問(wèn)題,提出了一種基于粒子群（PSO）優(yōu)化BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的水深遙感新模型。該模型首先利用粒子群算法對(duì)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)重和閾值進(jìn)行優(yōu)化,然后將該優(yōu)化值作為BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的初始值,最后再將PSO優(yōu)化后的模型用于測(cè)試海區(qū)的反演精度評(píng)估。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該模型的網(wǎng)絡(luò)收斂速度明顯加快,水深反演的精度也得到提高。 

【文章來(lái)源】：海洋測(cè)繪. 2020,40(05)CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：4 頁(yè)

【部分圖文】：

圖１?ＰＳＯｔ工具箱粒子群優(yōu)化訓(xùn)練過(guò)程示意圖??３實(shí)驗(yàn)與分析??

在??１５￣３０?ｍ７］Ｃ深范圍內(nèi)，水深反演偏差也得到較大改??善。分析圖中誤差較大的點(diǎn)，可能是由于數(shù)據(jù)匹配??過(guò)程中，實(shí)測(cè)水深是相對(duì)準(zhǔn)確無(wú)誤的，但遙感輻亮度??值受圖像質(zhì)量影響較大，且實(shí)測(cè)水深值與遙感數(shù)據(jù)??匹配過(guò)程中受遙感影像幾何精度影響，可能存在誤??差，如：在一組匹配數(shù)據(jù)中，實(shí)測(cè)水深為點(diǎn)礁峰頂較??淺深度，而對(duì)應(yīng)的遙感像元實(shí)際代表谷底較深水深??點(diǎn)，那么反演結(jié)果將會(huì)偏深；或者由于本文影像數(shù)據(jù)??與實(shí)測(cè)水深數(shù)據(jù)采集的時(shí)間間隔較大，水下地形發(fā)??生一■定變化造成的。??圖２研究區(qū)實(shí)測(cè)水深點(diǎn)分布示意圖??３．?２?實(shí)驗(yàn)分析??選用Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３和Ｂ４共４個(gè)反演因子作為反??演模型的學(xué)習(xí)輸人樣本。因?yàn)檫b感匹配樣本存在壞??點(diǎn)（匹配誤差過(guò)大的樣本數(shù)據(jù)），首先對(duì)１１４１２個(gè)匹??配點(diǎn)進(jìn)行篩選，之后從篩選后的８?８７５個(gè)匹配點(diǎn)中??隨機(jī)選�。�?１０６個(gè)作為訓(xùn)練樣本，１?７６９個(gè)水深點(diǎn)作??為測(cè)試樣本，保證了測(cè)試結(jié)果的獨(dú)立性。圖３顯示??篩選結(jié)果對(duì)精度提升明顯。??結(jié)果分析如下：??（１）網(wǎng)絡(luò)收斂速度??神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)收斂速度是評(píng)價(jià)網(wǎng)絡(luò)性能的重要指標(biāo)，??收斂速度越慢，訓(xùn)練時(shí)間便越長(zhǎng)，陷人局部最優(yōu)的風(fēng)??險(xiǎn)就增大。圖４為優(yōu)化前后的網(wǎng)絡(luò)收斂速度的對(duì)比。??１０°??錄１８０７雌代達(dá)到最體差０．０３７８９１??－？??２００?４００?６（？?８００??１２００?１４００?１６００?１８００??迭代??（ａ）優(yōu)化前??在第１７次迭代后，達(dá)到最優(yōu)誤差０．０３６８６４??Ｉ?ｉｌｌｌＳＳｔｔＳｌ??２?４?６?８?１０?１２?１４?１６??迭代！??（ｂ）優(yōu)化后??網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化前后收斂速度對(duì)比示意圖??５?

ＢＰ神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模??型反演水深，兩者之間的平均絕對(duì)誤差（ＭＡＥ）為??１．６９５２?ｍ，均方根誤差（ＲＭＳＥ）為２?８４５５?ｍ，其中最大??ＭＡＥ達(dá)１．７７８?１?ｍ，最小為１．６６８?０?ｍ，精度變化超過(guò)??１０ｃｍ；而采用ＰＳＯ－ＢＰ神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，ＭＡＥ為??１．６０７６ｍ，ＲＭＳＥ?為?２．５９５?７?ｍ，其中?ＭＡＥ?最大值??１－?ｍ，ＭＡＥ最小值１＿?５７９２?ｍ，變化較校可見(jiàn)在精??度方面ＰＳＯ麵算法在一定程度上降低了精度，且多??次實(shí)驗(yàn)的精度變化范圍較小０結(jié)果見(jiàn)圖５的散點(diǎn)圖。??實(shí)測(cè)水??（ｂ）?ＰＳＯ－ＢＰ神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型??圖５反演水深與實(shí)測(cè)水深散點(diǎn)示意圖??從圖５可以看出，粒子群算法優(yōu)化后的ＢＰ神??經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的反演效果，在０￣?１５?ｍ水深范圍內(nèi)，雖??然無(wú)法改變一些點(diǎn)位誤差較大，但是反演水深與實(shí)??測(cè)水深的整體分布緊湊性和趨勢(shì)一致性，要明顯好??于采用未優(yōu)化的ＢＰ神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型反演水深，且在??１５￣３０?ｍ７］Ｃ深范圍內(nèi)，水深反演偏差也得到較大改??善。分析圖中誤差較大的點(diǎn)，可能是由于數(shù)據(jù)匹配??過(guò)程中，實(shí)測(cè)水深是相對(duì)準(zhǔn)確無(wú)誤的，但遙感輻亮度??值受圖像質(zhì)量影響較大，且實(shí)測(cè)水深值與遙感數(shù)據(jù)??匹配過(guò)程中受遙感影像幾何精度影響，可能存在誤??差，如：在一組匹配數(shù)據(jù)中，實(shí)測(cè)水深為點(diǎn)礁峰頂較??淺深度，而對(duì)應(yīng)的遙感像元實(shí)際代表谷底較深水深??點(diǎn)，那么反演結(jié)果將會(huì)偏深；或者由于本文影像數(shù)據(jù)??與實(shí)測(cè)水深數(shù)據(jù)采集的時(shí)間間隔較大，水下地形發(fā)??生一■定變化造成的。??圖２研究區(qū)實(shí)測(cè)水深點(diǎn)分布示意圖??３．?２?實(shí)驗(yàn)分析??選用Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３和Ｂ４共４個(gè)反演因子作為反??演模型的學(xué)習(xí)輸

【參考文獻(xiàn)】：
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