一种混合深度学习方法,使用常规监控数据预测每小时的河流酸盐度
Yue Hu1, Chuankun Liu2, Wilfred M Wollheim3
1State Key Laboratory of Geohazard Prevention and Geoenvironment Protection (Chengdu University of Technology), Chengdu, 610059, China.
Journal of environmental management
|May 11, 2024
概括
这项研究开发了一种深度学习模型,使用常规水质数据预测每小时河流酸盐 (NO3-N) 度. 混合CNN-LSTM模型准确预测酸盐水平,更短的输入数据长度显示出卓越的性能.
科学领域:
- 环境科学 环境科学
- 水质监测 水质监测
- 环境管理中的人工智能
背景情况:
- 高频酸盐 (NO3-N) 数据对于流域管理和生态系统健康至关重要.
- 需要准确且具有成本效益的方法来获取高频NO3-N数据.
- 现有的方法可能缺乏持续监测的精度或经济可行性.
研究的目的:
- 使用混合深度学习模型预测每小时的河流酸盐 (NO3-N) 度.
- 评估常规监测数据对高频NO3-N预测的有效性.
- 确定最佳的输入数据策略,以提高模型的准确性和稳定性.
主要方法:
- 开发了一种混合卷积神经网络-长期短期记忆 (CNN-LSTM) 深度学习模型.
- 使用常规监测数据 (河流深度,温度,pH值等) 为了模范培训.
- 测试了各种输入数据长度 (1-30天),并分析了关键控制因素.
主要成果:
- 该CNN-LSTM模型实现了高预测性能 (纳什-萨特克利夫效率0.60-0.83).
- 使用较短输入数据长度的模型表现出更高的准确性和稳定性.
- 河流水位,水温和pH值被确定为影响预测的主要因素.
结论:
- 深度学习,特别是CNN-LSTM架构,为高频河流NO3-N预测提供了一种强大的方法.
- 可以有效地利用常规水质数据来准确预测酸盐.
- 仔细选择输入变量和数据长度对于优化模型性能至关重要.


