پیشبینی نوسانات ماهانه سطح آب دریاچه ارومیه با استفاده از مدل هوش مصنوعی مرکب نظارتشده
نویسندگان
1 استاد گروه علوم زمین، دانشکده علوم طبیعی، دانشگاه تبریز
2 دانشجوی دکتری هیدروژئولوژی، دانشکده علوم طبیعی، دانشگاه تبریز
3 استادیار دانشکده زمینشناسی، پردیس علوم، دانشگاه تهران
doi
چکیده
در سالهای اخیر کاهش سطح آب دریاچه ارومیه سبب ایجاد بحران آبی و زیستمحیطی در منطقه گردیده است. بنابراین ضروری است که مدیریت و برنامهریزی صحیح و قابلاعتماد در این زمینه صورت گیرد که لازمه آن مدلسازی سطح آب دریاچه برای آینده میباشد. در این تحقیق از روشهای شبکه عصبی مصنوعی (ANN)، سیستم استنتاج فازی- عصبی تطبیقی (ANFIS) و ماشین بردار پشتیبان (SVM) برای پیشبینی سطح آب یک [h (t+1)]، دو [h (t+2)] و سه [h (t+3)] ماه آینده دریاچه ارومیه استفاده گردید و در نهایت از یک مدل هوش مصنوعی مرکب نظارت شده (SCMAI) برای رسیدن به یک عملکرد بهتر از مدلهای منفرد بهکار گرفته شده، استفاده شد. برای مدلسازی، اطلاعات سطح آب ماه جاری [h (t)]و یازده ماه گذشته [h (t-1),…, h (t-11)] بهعنوان ورودی و سطح آب یک، دو و سه ماه آینده بهعنوان خروجی مدلها در نظر گرفته شدند. دادهها به دو دسته دادههای آموزش/ اعتبارسنجی (90 درصد کل دادهها) و دادههای آزمایش (10 درصد کل دادهها) تقسیمبندی گردیدند و پس از مدلسازی، عملکرد مدلها بر اساس پارامترهای ضریب تعیین (R2)، جذر میانگین مربعات خطا (RMSE) و میانگین مطلق خطا (MAE) ارزیابی شدند. نتایج نشان دادند که مدلهای بردار پشتیبان عملکرد بهتری نسبت به مدلهای شبکه عصبی مصنوعی و عصبی- فازی دارند. مدل هوش مصنوعی مرکب نظارت شده بهمنظور ترکیب نتایج مدلهای مختلف بهکار گرفته شد و نشان داد که مدلهای هوش مصنوعی مرکب نظارت شده قادرند کارایی مدلهای منفرد هوش مصنوعی را بهبود بخشند. نتایج معیارهای عملکرد مدل هوش مصنوعی مرکب نظارت شده بیان میکند که مدلسازی یک ماه آینده سطح آب با مقادیر R2، RMSE و MAE بهترتیب برابر با 9896/0، 0547/0 متر و 0421/0 متر در مقایسه با مدل بردار پشتیبان عملکرد بهتری دارد که این عملکرد برای پیشبینیهای دو و سه ماه آینده سطح آب دریاچه نیز صادق میباشد.