發(fā)布時(shí)間：2024-12-22 08:29

　　 使用傳統(tǒng)單一模型預(yù)報(bào)氣溫經(jīng)常出現(xiàn)漏報(bào)現(xiàn)象,最終導(dǎo)致預(yù)測結(jié)果不理想,精度較低。針對單一預(yù)報(bào)模型穩(wěn)定性較低,隨機(jī)性偏高,突發(fā)性較多的特點(diǎn),在深度學(xué)習(xí)理論的基礎(chǔ)上,提出一種采用門控循環(huán)單元(GRU)和灰色模型(GM)集成的方法,先分別訓(xùn)練兩個(gè)模型,再通過權(quán)值ω將二者的預(yù)測結(jié)果進(jìn)行加權(quán)組合,權(quán)值ω適當(dāng)調(diào)整模型,改善模型的預(yù)報(bào)結(jié)果,提高模型的預(yù)報(bào)精度,并加快了運(yùn)行速度,并且其普遍適用性和應(yīng)急突發(fā)能力得到巨大改善。實(shí)驗(yàn)表明,將GRU神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加入灰色模型進(jìn)行氣溫預(yù)報(bào),效果要明顯優(yōu)于單一的模型,其標(biāo)準(zhǔn)差小了近一倍,從而表明實(shí)驗(yàn)方法的可行性和有效性。

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【部分圖文】：

圖1 GRU單元結(jié)構(gòu)

LSTM通過簡化與改進(jìn)得到GRU，這兩個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)都具有“門”的結(jié)構(gòu)，其中每一個(gè)神經(jīng)元為一個(gè)處理單元，它有若干處理門限。這些處理門限可以判斷是否保存信息。但是，與LSTM相比，GRU處理單元的門限較少，僅有兩個(gè)，且僅有一個(gè)時(shí)序輸出。所以LSTM與GRU在傳輸有效信息時(shí)，GRU參數(shù)數(shù)....

圖2 GRU神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

與RNN類似，GRU神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)同樣通過鏈?zhǔn)侥Ｐ椭貜?fù)組成。RNN中的神經(jīng)元U中可能只是一個(gè)較為簡單的激活函數(shù)，比如tanh函數(shù)或者修正線性單元（ReLU）函數(shù)等。但是在GRU中，神經(jīng)元U成為一個(gè)較為復(fù)雜的門限結(jié)構(gòu)。3門控循環(huán)單元與灰色模型的集成

圖3 GRU網(wǎng)絡(luò)模型和GM的集成流程

本文的權(quán)值范圍取0～1，其中步長為0.1。首先權(quán)值從0開始選取，將兩種模型的預(yù)測結(jié)果分別乘以各自的權(quán)重并相加。然后向后挪動一個(gè)步長（t=0.1），重復(fù)上述操作，直到所有氣溫預(yù)報(bào)值均計(jì)算出權(quán)重系數(shù)為止。獲取動態(tài)權(quán)值的過程如圖4所示。循環(huán)計(jì)算后，得到11個(gè)與權(quán)值w集成的輸出數(shù)據(jù)，如公....

圖4 動態(tài)權(quán)值的獲取流程

本實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)集取自某市2009年1月1日—2017年1月1日的氣溫值（2m高百葉箱）。這個(gè)數(shù)據(jù)集中共有13種大氣屬性（氣溫、氣壓、濕度、風(fēng)向等），數(shù)據(jù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為10分鐘。首先，需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選與清洗。本實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練模型數(shù)據(jù)取自2016年6月1—10日，測試模型數(shù)據(jù)取2016....

本文編號：4019730