基于Spark的WOA-BP水稻产量预测

目的 随着大数据技术和人工智能的快速发展,针对当前水稻产量预测模型精度低、预测区域范围过大、模型优化时间过长等问题,本文提出一种基于Spark的鲸鱼优化算法-反向传播神经网络(Whale optimization algorithm-backpropagation,WOA-BP)水稻产量预测方法。方法 本文以广东省西部地区的县/市/区水稻产量及气象数据作为研究对象,采用WOA对BP网络的权值和偏置值进行优化,并构建水稻产量预测模型,提升预测精度;此外,在Spark框架下,实现WOA-BP算法并行化,减少算法时间开销。结果 模型精度方面,通过对预测结果进行反归一化后比较,经WOA优化后的BP神经网络模型,平均绝对百分比误差 (Mean absolute percentage error) 从8.354%降至7.068%,平均绝对误差 (Mean absolute error) 从31.320 kg降至26.982 kg,均方根误差 (Root mean square error) 从41.008 kg降至33.546 kg;运行时间方面,3节点Spark集群比非Spark模式减少了11 742 s,减少44%的时间开销。结论 基于Spark的WOA-BP水稻产量预测方法,能够较好地预测出广东西部县/市/区的水稻产量,同时可以很好地反映气象因素对广东省西部地区水稻产量的影响情况,对研究广东西部县/市/区乃至整个广东的水稻产量情况具有一定的参考价值。