基于矢量量化神经网络模型的水环境质量评价研究.pdfVIP

水利发展研究 2015-10 基于矢量量化神经网络模型的水环境 质量评价研究 王学超，刘海滢 (华北水利水 电大学，河南 郑州 450011) 摘 要 ：以河 南省新 乡市地 下水 水 质 长期 观 测 资料 为依 据 ，建 立 了基 于 MATLAB技 术 的 学 习 矢 量量 化人 工神 经 网络 (简称 LVQ—ANN)模 型 ，对新 乡市 17眼 地下 水监 测 井进行 了水环 境质 量评 价 ，并与 BP神 经 网络模 型 ，模 糊数 学综合评 判法 ，单 因子 评价 法 的评 价 结果进 行 比较 ，对 比结 果表 明 ，LVQ—ANN模 型评 价地 下 水 水质 合 理 可行 且 评 价 时 间短 ，预 测 精 度 高 ，在 地 下水 水 质 评价 中具 有较 高 的应 用价值 。 关键 词 ：矢量量化 神 经 网络模 ；MATLAB；地 下水 资源 ；水环境 质量评 价 ；河 南省新 乡市 doi：10．13928／j．cnki．wrdr．2015．10．006 中图分类号：X824(261) 文献标识码 ：A 文章编号 ：1671—1408(2015)10—002005 近年来 随着水 污染 情况 日趋严 重 ，水质 型缺水 评 价 ，再 与 传 统 的 BP神 经 网络 模 型 ，模 糊 数 问题 越来 越 突 出 ，这 常常导 致水 质恶 化而缺 水 。因 学综 合 评 判法 ，单 因 子评 价法 的 评 价 结 果 进 行 比 此必 须高度 重视 水污染 问题 。水 环境 质量评 价是 解 较 ，对 比结果 显示 ，在 地 下 水 水 质 评 价 过 程 中运 决水 质型 缺水 问题 的重要方 法之 一 ，而水环 境质 量 用 LVQ—ANN模 型 合理 可 行 ，计 算 简 便 ，且 提 高 评价 方法 有很 多 ，包 括 了单 因子评 价 法 、F值 评 分 了结 果 的 评 价 速 度 。 法 、模糊 数学 法等 等 。在水 质评 价过 程 中 ，单 因子 1 LVQ—ANN模 型理论研 究 评价 法 虽 然 能反 映单 一组分 的超 标情 况 ，判 断 主要 污染 指标 ，但不 能全 面反 映水 质 的整 体状况 ，可 能 1．1 LVQ —ANN 模 型介 绍 导致 较 大 的偏 差 。F值 评 分 法 根 据 相 应 的分 级标 准 学 习 矢 量 量 化 人 工 神 经 网络 (LearningVector 确定 水质类 型 ，分级 虽 明显 ，但 这一 方法极 大 突 出 QuantizationArtificialNeuralNetwork，简 称 LVQ — 了最 大污 染 因素 ，高估水质 污染 程度 …。模糊 数 学 ANN)模 型 ，是 芬 兰学 者 TeuvoKohonen提 出的 ， 法在 客观 上 体 现 了水 环 境 质 量 的模 糊 性 和 不 确 定 这 是 一种 前 向有 监 督 的人 工神 经 网络 模 型 ，在 模 式 性 ，但是 容易 出现 失真 、失效 和跳跃 等现 象 ，可操 识 别和优 化领 域得 到 了广 泛 的应 用 。 作 性 较 差 且 等 级评 价 有 时不 准 。因此 ，需 要 寻 求 学 习矢 量 量 化 算 法 是 在 有 教 师状 态 下 对 竞 争层 新 的 方法 进 行 水 质评 价 ，人 工 神 经 网络 模 型 可 以 进行 训 练 的一种 学 习算法 。水质 评价 是检 测数据 和 通 过 自组 织 学 习 ，合 理 分 配 污染 因 子 权 重 ，当 学 评 价标 准 之 间 的模 式 识别 问题 ，把 LVQ—ANN模 习样 本完 成 ，用其 完 成 的 网络 对 剩 下 的待 测 样 本 型 运用 到水质评 价 中 ，其 优 点在 于在 进行模 式识别 时 ，不 需要将