基于神经网络的土壤重金属预测模型研究

土壤中重金属含量变化具有非线性、大延时等特点,很难用传统方法建立土壤重金属预测的精确模型。BP神经网络具有良好的非线性函数逼近能力,非常适合处理土壤预测等复杂问题。利用神经网络模型,通过自适应的动态学习方法和模型优化,采用MATLAB神经网络工具箱建立了土壤重金属预测模型。在预测模型中输入测试样本,将预测结果与实测值进行比较,平均相对误差小于1%。结果表明,所构建的基于BP神经网络的土壤重金属预测模型具有良好的精确性和准确性,能有效预测土壤中重金属的状况。     

巢湖地区土壤相对湿度气象预测模型研究

[目的]描述气象影响因子与土壤相对湿度的关系,预测巢湖地区逐旬10～100 cm土壤相对湿度,定量评估土壤旱涝情况.[方法]通过分析巢湖地区各层土壤相对湿度逐月分布特征,讨论各气象影响因子与土壤相对湿度的相关关系,并分别基于多元线性回归和BP神经网络方法建立预测模型.[结果]气象因子和土壤相对湿度存在相关关系,相关系数从大到小分别为蒸发量、气温、日照时数、相对湿度和降水量.随着土层的深入,两者的相关系数和显著程度呈下降趋势.[结论]2种方法均能较好地预测出巢湖地区各层土壤相对湿度逐旬动态变化,可为了解巢湖地区籼稻主生长周期内的土壤相对湿度变化提供依据,为该地区作物旱涝评估提供参考.     

基于神经网络的水产养殖水质预测模型研究

水产养殖池塘是一个多变量、非线性和大时延系统,很难用传统方法建立水质预测的精确模型.神经网络具有良好的非线性函数逼近能力,非常适合处理水质预测等复杂问题.利用BP神经网络模型,通过自适应的动态学习方法和模型优化,采用MATLAB神经网络工具箱建立了水产养殖水环境因子pH值预测模型.在预测模型中输入测试样本,将预测结果与实测值进行比较,平均相对误差小于1％.结果表明,所构建的基于自适应BP算法的水产养殖水质预测模型具有良好的精确性和准确性,能有效地预测养殖池塘的水质状况.     

基于遗传算法-鲸鱼算法优化反向传播神经网络的土壤参数预测

传统的土壤参数预测常采用物理、化学等方法,在预测准确性上存在较大误差,且易受到人为因素的影响。基于反向传播(BP)神经网络及其改进算法的土壤参数预测方法虽然不受人为因素的影响,但仍有较大的误差。为进一步提高神经网络预测精度,使用遗传算法-鲸鱼算法(GA-WOA)的混合算法优化BP神经网络,以此建立农业土壤参数预测模型,并与多种现有算法进行对比。结果显示,所提算法在农业土壤参数预测方面具有很强的适用性和更高的准确性。     

基于T-S模糊神经网络模型的干旱区土壤盐分预测研究

【目的】本研究以野外考察数据为基础,尝试构建基于模糊神经网络方法的干旱区土壤盐分预测模型,对表层土壤盐分进行预测模拟。【方法】首先,根据研究区实际情况选取7个土壤盐渍化影响因子并提取所需信息,利用灰色关联分析法得出土壤盐分与各影响因子之间的关系,然后利用土壤盐渍化的影响因子作为输入样本,土壤盐分作为输出因子,建立了基于T-S模糊神经网络的表层土壤盐分预测模型。【结果】预测结果表明,平均相对误差为13.092%,最小误差为0.875%,最大相对误差为41.733%,预测精度较高。【结论】T-S模糊神经网络模型的预测效果较好,可以用于预测土壤盐渍化状况,为干旱区土壤盐渍化变化规律提供了一种有效的方法。     

河北省农机总动力人工神经网络预测

目的提出一种新的BP神经网络非线性组合预测模型,对河北省2016-2023年农机总动力进行预测。方法基于一元非线性回归以及BP神经网络(BP-ANN),建立一种新的BP神经网络非线性组合预测模型,处理1978-2009年河北省农机总动力数据,建立预测模型并进行比较。结果误差分析表明,该非线性组合预测模型的拟合平均绝对误差为1.286%,低于一元非线性回归和传统BP神经网络。利用此模型对2010-2015年河北省农机总动力进行检验预测,预测结果与实际结果有很好的一致性,为农机总动力的预测提供了一条新的途径。结论此模型有较高的预测精度,并用此模型预测了河北省2016-2023年农机总动力数值,预测结果表明,在未来几年河北省农机总动力将保持高速增长,2023年将达13 610.69万kW。     

线性回归与BP神经网络方法的山东粮食产量预测比较研究

山东省是我国传统农业大省,粮食产量对我国粮食总产量的影响较大,因此对山东省粮食产量进行预测具有重大意义.分别利用多元线性回归方法和BP神经网络两种预测方法对山东粮食产量进行预测,并对两种方法的预测结果进行分析比较,实验证明,BP神经网络平均预测精度高于多元线性回归模型,且各期预测精度较多元线性回归模型更稳定,但随时间推移,误差增大,因此BP神经网络预测模型较适用于近期粮食产量预测.     

基于主成分分析和粒子群优化神经网络的粮食产量预测

粮食产量的预测研究在粮食安全方面具有重要意义,神经网络可以较好地反映粮食产量这一复杂的非线性动态系统。但是传统的BP神经网络预测模型存在学习收敛速度慢、易陷入局部极小值等缺陷,为了改善这一缺陷,提出了一种基于主成分分析(PCA)和粒子群(PSO)优化神经网络的预测模型。首先计算各影响因素与粮食产量之间的相关系数,利用主成分分析方法降低影响因子的维度,将降维后的因子作为神经网络的输入,然后采用BP神经网络建立粮食产量预测模型,其中引入PSO算法对BP神经网络的权值和阈值进行优化,最后使用训练过的BP神经网络预测粮食产量值。预测结果表明,该模型可有效提高预测精度,且收敛速度快,全局收敛性好,为粮食产量预测提供了一种新的途径。     

基于ARIMA和GA-Elman神经网络的新疆年降水耦合预测研究

[目的]提高降水预报的预测精度,准确预测一个地区未来的降水量,可以提高该地区防灾减灾的能力,更好地为工农业生产生活提供决策参考.[方法]以年降水时间序列为研究对象,利用差分自回归移动平均(ARIMA)和GA-Elman神经网络技术建立一种耦合预测模型.该模型首先根据年降水时间序列建立ARIMA模型,拟合它的线性结构部分,基于原始降水序列和ARIMA模型的预测值、残差序列,利用GA-Elman神经网络技术进行耦合建模.将该模型应用于新疆年降水量的预测预报,并与单一的ARIMA模型、GA-Elman神经网络模型进行比较.[结果]耦合模型的归一化均方误差、平均绝对误差、后验差比值及小误差概率分别为0.287,9.581,0.241和1,均优于ARIMA模型、GA-Elman神经网络模型,预测精度得到了明显的提高,预测精度等级为好.[结论]基于ARIMA和GA-Elman神经网络的耦合预测模型具有更高的预测精度,可用于新疆的年降水量预报.     

基于Vis-NIR光谱的土壤质地BP神经网络预测

为快速、准确地获取土壤质地信息,提出了应用Vis-NIR光谱结合BP神经网络的建模方法。以河南封丘县的86个土壤样本为研究对象,以原始光谱和微分光谱主成分为输入变量,建立土壤粘粒和砂粒的BP神经网络预测模型,并将其预测结果与多元线性逐步回归模型进行比较。结果表明:基于原始光谱主成分的BP人工神经网络预测结果最好,优于多元逐步回归模型,预测粘粒和砂粒的RMSE分别为1.62和6.52。BP神经网络所建模型训练时间短、准确度也较高,能实现对土壤质地的高效预测。