基于神经网络的马尾松毛虫精细化预报Matlab建模试验
elman预测matlab实例

elman预测matlab实例
Elman神经网络是一种反馈神经网络,适用于时间序列数据的建模和预测。
在MATLAB中,可以使用神经网络工具箱来实现Elman 神经网络的建模和预测。
下面我将从多个角度来回答这个问题。
首先,我们需要准备时间序列数据,这些数据可以是任何具有时间顺序的数据,比如股票价格、气温变化等。
然后,我们可以使用MATLAB来创建Elman神经网络模型。
在MATLAB中,可以使用命令 `newelm` 来创建一个Elman神经网络对象。
这个函数需要指定网络的输入和输出的大小,以及隐藏层神经元的数量等参数。
接下来,我们需要对数据进行预处理,包括数据归一化、分割训练集和测试集等操作。
然后,我们可以使用 `train` 函数来训练Elman神经网络模型。
这个函数需要输入训练数据和对应的目标输出,以及一些训练参数,比如训练的最大周期数、训练误差等。
训练完成后,我们可以使用训练好的Elman神经网络模型来进行预测。
可以使用 `sim` 函数来对新的输入数据进行预测。
同时,我们可以使用一些评价指标来评估模型的预测性能,比如均方根误差(RMSE)、相关系数等。
此外,在MATLAB中还可以使用一些可视化工具来展示Elman神经网络模型的训练过程和预测结果,比如绘制训练误差曲线、实际值与预测值的对比图等。
总的来说,使用MATLAB实现Elman神经网络的建模和预测涉及到数据准备、模型构建、训练和评估等多个步骤。
通过合理的参数选择和模型调优,可以得到准确的预测结果。
希望这个回答能够帮助你理解如何在MATLAB中实现Elman神经网络的预测。
基于混沌理论的马尾松毛虫有虫面积BP神经网络预测

时, 预测 未参与 建模 的 20 09年越冬代、00年 第 1代马尾松 毛 虫有 虫面积 的平均相 对误差 为 21
1 5 2. 0% 。
卵期气温对马尾松毛虫发生量影响神经网络的分析

nong ye qixiang摘要:基于神经网络非线性数据实证分析表明,马尾松毛虫发生面积(hm 2)与上一代防治面积(hm 2)、上一代防治效果(虫口减退比率)、卵期极低气温(℃)、卵期平均气温(℃)、卵期积温(日度)具有高度非线性相关性,并可以作为马尾松毛虫预测预报非线性建模因子之一,进行马尾松毛虫灾害预测预报。
关键词:马尾松毛虫;卵期;气温;神经网络;非线性中图分类号:S763文献标识码:ADOI 编号:10.14025/ki.jlny.2019.11.068吕松林(潜山市国有天柱山林场,安徽潜山246300)马尾松毛虫(Dendrolimus punctatus Walker )是我国主要森林害虫之一,开展气温对马尾松毛虫发生量的影响的研究,可以探索建立更加精准的预测预报模型,选择防治关键期,为防治提供科学依据。
1数据来源本研究的马尾松毛虫发生防治数据来源于1983年~2014年安徽省潜山市历年监测数据,气象数据来源于国家气象信息中心《中国地面国际交换站气候资料日值数据》,数据如表1所示。
用于本研究的数据包括发生面积(hm 2)、上一代防治面积(hm 2)、上一代防治效果(虫口减退比率)、卵期极低气温(℃)、卵期平均气温(℃)、卵期积温(10℃以上日度)。
由于潜山马尾松毛虫以幼虫越冬,第二代与翌年越冬代属于同一世代,因此将第二代与越冬代数据合并。
同时,为了便于分析,将第一代数据与第二代数据分开,左侧为第一代数据,右侧为第二代数据。
2数据分析2.1分析工具本研究采用EXCEL2016进行线性相关性分析,采用美国MathWorks 公司出品的商业数学软件MATLAB R2016a 进行非线性数据分析。
2.2线性分析对表1所示数据,使用EXCEL2016进行线性相关性分析,结果如表2所示。
表2数据表明,发生面积(hm 2)与上一代防治面积(hm 2)、上一代防治效果(虫口减退比率)、卵期极低气温(℃)、卵期平均气温(℃)、卵期积温(10℃以上日度)等因子线性相关性太低,进行进一步线性分析和线性拟合意义不大,不具备线性建模分析基本条件。
马尾松毛虫发生量预测预报方法的研究

马尾松毛虫发生量预测预报方法的研究
孙薇
【期刊名称】《浙江林业科技》
【年(卷),期】1998(018)005
【摘要】应用临海市历年松毛虫发生量及有关气象资料,分别将越冬后恢复取食期和第1代松毛虫幼虫的发生量作为预报量,根据“相关系数法”筛选出预报因子后,采用“多因子简化综合相关法”和“模糊列联表法”进行预报。
经回归检验,其预测值与实测值的吻合程度较高,具有较好的应用价值。
【总页数】6页(P44-49)
【作者】孙薇
【作者单位】浙江省临海市森防站;浙江省临海市森防站
【正文语种】中文
【中图分类】S763.712.4
【相关文献】
1.基于响应面方法的马尾松毛虫发生量混沌特性检测及其预测 [J], 陈绘画;王坚娅;徐志宏
2.马尾松毛虫期距预测预报、回归预测预报研究 [J], 丘国文
3.快速预测马尾松毛虫越冬代幼虫发生量方法的研究 [J], 罗永松
4.基于预测克立格方法的马尾松毛虫空间发生量预报 [J], 陈绘画;崔相富;张建薇
5.二种随机过程预测方法应用——马尾松毛虫发生量预测 [J], 甄茂清
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基于粒子群优化神经网络混合模型预测马尾松毛虫发生量

第36卷第11期东北林业大学学报V o.l36N o.11 2008年11月J OURNA L O F NORTHEA ST FORESTRY UN I VER SI TY N ov.2008基于粒子群优化神经网络混合模型预测马尾松毛虫发生量1)陈绘画崔相富杨胜利(浙江省仙居县林业局,仙居,317300)摘要针对BP网络具有局部精确搜索但易陷入局部极小、粒子群算法具有全局寻优的特点,将二者结合起来形成一种训练神经网络的新算法)))PS O-BP算法。
根据相关系数法、均生函数法及逐步回归法分别选取与马尾松毛虫有虫面积、虫口密度、有虫株率相关关系密切的气象因子和延拓均生函数序列作为样本的输入特征,分别建立马尾松毛虫有虫面积、虫口密度、有虫株率与气象因子和延拓均生函数序列的PS O-BP混合模型。
结果表明:建立的各PSO-BP混合模型,具有令人满意的拟合精度和预测精度。
当隐含层神经元个数为13个,预报因子数为6个时,3组预留有虫面积的平均预测误差为4.01%;虫口密度PS O-BP混合模型的隐层神经元个数为9个,预报因子数为4个时,预留样本的平均预测误差为3.32%;有虫株率PS O-BP混合模型的隐层神经元个数为9个,预报因子数为4个时,预留样本的平均预测误差为2.83%。
上述3个指标的预测准确率均为100%。
关键词马尾松毛虫;粒子群神经网络;发生量;预测预报;PSO-BP混合模型分类号T P183O ccurren ce Forecasti n g of Dendroli m us pun ct a t u s Based on the N eu ral Network M i xed M odel of Par ticle Swar mO p ti m i zation/Chen H uihua,CuiX iangfu,Y ang Sheng li(the F orestry Bureau o fX ian j u County,Z he jiang P rov i nce,X i an-j u317300,P.R.Ch i na)//Journal o fN o rt heast F orestry U niversity.-2008,36(11).-88~91PSO-BP al gor it h m,a ne w neural net work algo rit h m,was established by co mb i ni ng BP net w ork,which i s characterized by loca l accuracy search but easil y trappi ng i n l ocal m i nm i u m,w ith Parti cle Swar m Optm i izati on(PSO)w it h g l oba l optm i izati on.A ccord i ng t o re l ated coefficien,t m ean-generati ng function and step w i se reg ressi on methods,meteoro l og i cal factors correspondingto area o f i nfested wood,populati on densit y and the attacki ng rate o f D endroli m us punctat us W a l ker,and conti nuati on-mean-gen-erati ng f uncti on sequence w ere selected as t he character of m i po rted samples to establi sh t he PS O-BP m i xed mode.l R es u ltssho wed that t he established PS O-BP m ixed models had sati sfactory fi tti ng accuracy and f orecasting prec i si on.Under t he cond itiono f t he hi dden neurons i n nu mber13and f orecasting fact o rs i n nu mber6,t he average forecasti ng error o f3g roups of reserved are-a of i nfested wood was4.01%.In contras,t if h i dden neurons i n nu mber9and f orecasti ng factors i n nu mber4under t he PS O-BP m i xedm odel of popu l ati on densit y and t he attacki ng rate,the average f orecasti ng error o f reserved sa mples w ere3.32%and2.83%,respecti ve l y.The forecasti ng accuracy of the above t hree i ndexes w ere100%.K ey word s D endro li mus punctat us;P arti c le s w ar m neura l net wo rk;O ccurrence quantit y;P red i ction;PS O-BPm ixed model林业有害生物预测预报是预防林业有害生物发生的极其重要的组成部分,是开展科学防灾救灾的基础。
基于ARIMA和DSVM组合模型的松毛虫发生面积预测

摘 要 :提 出一种基于 A / A 和动态 £ RM 支持 向量机(D V ) s S M 的组合预测模 型( RMA . A I 廿D V , S M) 预测松毛虫
发生面积.先采用 ARMA模型进行时 间序列线性趋势建模 ,为非线性部分确定输入阶数 ,根据确定 的输入阶数 I 进行 时间序列样本重构 , 再采用 s V 模型进行 时间序列非线性特征建模 , . M DS 将这两模型预测值相加得到组合模 型预测值.对辽宁省朝阳市松毛虫时间序列进行仿 真试验 ,结果表明 ,ARMA DS I VM 模型预测精确度 比单一 模型 AR MA 和 S I VM 及简单组合模型 A I .V 要高 ,AR MA DS M 模 型大 幅度改善预测效果 ,显著地 R MA S M I V
ARI A nd d na i VM o l M a y m cS m de
XI ANG a g s e g , HOU . i g Wu i a Ch n —h n a Z Zi n b y L. b n
,
( .olg f r n S i c n eh oo y b C l g f e o re n n i n n, AU C a g h 4 0 2 , a l eo i t c n ea d T c n lg ; . ol eo s uc s dE vr me tHN , h n s a 1 1 8 C e O e e e R a o
d a i h r ce it so n r l sp n t ts o c re c . n y m c c a a trs c fDe d oi i mu u ca u c u r n e ARI A o e su e o c pu et el e rf au eo M m dl wa s d t a t r i a e tr f h n t e t es re n ・ VM d l o f e n n i e rc mp n n f h me s re b an t e e s mb e f r c s n h m ei sa d£ DS i mo e tt o l a o o e t et ei st o t i n e l o e a t g ti h n o t i o h i r s l b d ig ARI A - VM . h r d c in p r o ma c so emeh d wa se yDe d o mu n t t s eut ya dn M t e DS o T ep e it e f r n e ft t o s e t db n r f s o h t i pu c au
基于Bayes判别法的马尾松毛虫一代二代幼虫发生期的预报

基于Bayes判别法的马尾松毛虫一代二代幼虫发生期的预报
马尾松毛虫是一种危害林木和果树的害虫,其一代幼虫主要危害松树、柏树等针叶树木,二代幼虫则主要危害果树和阔叶树。
对马尾松毛虫的发生期进行准确的预报,对于果
树和森林资源的保护具有重要意义。
传统的预报方法主要采用气象条件和虫情调查相结合的方式,但这种方法受到气象条
件和调查方法的限制,往往难以准确地预报马尾松毛虫的发生期。
而基于Bayes判别法的
预报方法,可以通过建立数学模型,利用历史数据和统计分析来进行推断,从而实现对马
尾松毛虫发生期的精准预报。
在建立模型的过程中,我们需要考虑到马尾松毛虫一代幼虫和二代幼虫的不同特性和
生态习性,分别建立相应的模型。
一代幼虫主要危害松树等针叶树木,其发生期受到温度、湿度等气象条件的影响;而二代幼虫则主要危害果树和阔叶树,其发生期则可能受到不同
的气象条件的影响。
通过建立一代和二代幼虫的条件概率模型,我们可以对马尾松毛虫的发生期进行精确
的预报。
当天气条件符合一定的模型条件时,我们可以通过模型进行概率推断,从而预测
马尾松毛虫的发生期。
我们还可以利用实时的气象数据和虫情调查结果,不断更新模型,
提高预测的准确性。
通过基于Bayes判别法的预报方法,可以实现对马尾松毛虫发生期的精准预报,为果
树种植者和森林资源管理者提供重要的决策支持。
这也为其他害虫的预报和防治提供了新
的方法和思路,拓展了害虫防治领域的研究和应用。
希望通过不断的研究和实践,可以进
一步完善基于Bayes判别法的马尾松毛虫发生期预报方法,为保护果树和森林资源作出更
大的贡献。
马尾松毛虫灾情指数的方差分析周期外推预报

马尾松毛虫灾情指数的方差分析周期外推预报马尾松毛虫是一种对马尾松等松树造成较大危害的害虫,其孳生期一般较为集中,一旦发生危害,往往对松树造成严重的破坏,因而对其灾情进行周期预测和外推预报显得尤为重要。
本文将通过方差分析的方法,对马尾松毛虫灾情指数的周期外推预报进行分析和讨论。
一、马尾松毛虫灾情指数的概述马尾松毛虫的危害主要是对松树的嫩叶进行食害,特别是在毛虫孵化和发育过程中,其对松树的危害更为明显。
灾情指数的预测主要包括孵化期和发育期两个方面。
通过对这两个时期的灾情指数进行预测和外推预报,可以为松树的有效防治提供重要的参考依据。
二、马尾松毛虫灾情指数的方差分析方差分析是一种常用的统计方法,通过对一组数据的方差进行分析,可以得到不同因素对数据的影响程度,从而进行预测和外推预报。
对于马尾松毛虫灾情指数的方差分析,可以通过以下步骤进行:1. 数据采集:首先需要对不同地区和不同季节的马尾松毛虫灾情指数进行数据采集,包括孵化期和发育期的灾情指数。
这些数据可以从专业机构或者相关研究单位进行采集,也可以通过现场调查和实地观察进行获取。
2. 数据分组:将采集到的数据按照地区和季节进行分组,可以得到不同地区和不同季节的马尾松毛虫灾情指数的平均值和方差。
1. 建立预测模型:通过对方差分析结果的分析,可以建立灾情指数的预测模型,包括孵化期和发育期的预测模型。
这些模型可以通过相关的数学方法和统计方法进行建立,可以是线性模型、非线性模型或者其他适合的模型。
2. 数据拟合:通过对历史数据的拟合,可以验证建立的预测模型的准确性和可靠性,从而为模型的预测提供依据。
3. 预测模型的应用:通过建立的预测模型,可以对未来的马尾松毛虫灾情指数进行预测和外推预报,可以得到不同地区和不同季节的孵化期和发育期的灾情指数。
四、结论与展望通过方差分析的方法,可以对马尾松毛虫灾情指数进行周期外推预报,从而为松树的防治提供有效的预测和预警依据。
但是需要注意的是,预测模型的建立和预测结果的应用都需要充分考虑数据的准确性和可靠性,同时还需要对模型进行不断的更新和改进,以提高预测的准确性和可靠性。
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基于神经网络的马尾松毛虫精细化预报Matlab建模试验张国庆(安徽省潜山县林业局)1.数据来源马尾松毛虫发生量、发生期数据来源于潜山县监测数据,气象数据来源于国家气候中心。
2.数据预处理为了体现马尾松毛虫发生发展时间上的完整性,在数据处理时,将越冬代数据与上一年第二代数据合并,这样,就在时间上保持了一个马尾松毛虫世代的完整性,更便于建模和预测。
(1)气象数据处理根据《松毛虫综合管理》、《中国松毛虫》等学术资料以及近年来有关马尾松毛虫监测预报学术论文,初步选择与松毛虫发生量、发生期有一定相关性气象因子,包括卵期极低气温,卵期平均气温,卵期积温(日度),卵期降雨量,第1、2龄极低气温,第1、2龄平均气温,第1、2龄积温(日度),第12龄降雨量,幼虫期极低气温,幼虫期平均气温,幼虫期积温(日度),幼虫期降雨量,世代极低气温,世代平均气温,世代积温(日度),世代降雨量共16个变量。
将来自于国家气候中心的气象原始数据,按年度分世代转换成上述16个变量数据系列。
(2)发生量数据处理为了在建模时分析发生强度,在对潜山县1983~2014年原始监测数据预处理时,按照“轻”、“中”、“重”3个强度等级,分类按世代逐年汇总。
(3)发生期数据处理首先对潜山县1983~2014年原始发生期监测数据按世代逐年汇总,然后日期数据转换成日历天,使之数量化,以便于建模分析。
3.因子变量选择通过相关性分析和建模试验比较,第一代发生量因子变量选择第1、2龄极低气温,卵期极低气温,上一代防治效果,上一代防治面积;第二代发生量因子变量选择第1、2龄极低气温,卵期极低气温,上一代防治效果,上一代防治面积,第1、2龄降雨量,卵期降雨量;第一代幼虫高峰期因子变量选择第1、2龄平均气温,第1、2龄积温(日度),第1、2龄极低气温,卵期极低气温;第二代幼虫高峰期因子变量选择成虫始见期,卵期平均气温,卵期积温(日度),第1、2龄极低气温。
将第一代发生量变量命名为s1y,因变量命名为s1x;第二代发生量变量命名为s2y,因变量命名为s2x;第一代幼虫高峰期变量命名为t1y,因变量命名为t1x;第二代幼虫高峰期变量命名为t2y,因变量命名为t2x。
4.第一代发生量建模试验4.1程序代码程序代码(Simple Script)为:% Solve an Input-Output Fitting problem with a Neural Network% Script generated by Neural Fitting app% Created Wed Oct 28 19:28:48 CST 2015%% This script assumes these variables are defined:%% s1x - input data.% s1y - target data.x = s1x';t = s1y';% Choose a Training Function% For a list of all training functions type: help nntrain% 'trainlm' is usually fastest.% 'trainbr' takes longer but may be better for challenging problems.% 'trainscg' uses less memory. NFTOOL falls back to this in low memory situations.trainFcn = 'trainlm'; % Levenberg-Marquardt% Create a Fitting NetworkhiddenLayerSize = 10;net = fitnet(hiddenLayerSize,trainFcn);% Setup Division of Data for Training, Validation, Testingnet.divideParam.trainRatio = 90/100;net.divideParam.valRatio = 5/100;net.divideParam.testRatio = 5/100;% Train the Network[net,tr] = train(net,x,t);% Test the Networky = net(x);e = gsubtract(t,y);performance = perform(net,t,y)% View the Networkview(net)% Plots% Uncomment these lines to enable various plots.%figure, plotperform(tr)%figure, plottrainstate(tr)%figure, plotfit(net,x,t)%figure, plotregression(t,y)%figure, ploterrhist(e)程序代码(Advanced Script)为:% Solve an Input-Output Fitting problem with a Neural Network% Script generated by Neural Fitting app% Created Wed Oct 28 19:29:03 CST 2015%% This script assumes these variables are defined:%% s1x - input data.% s1y - target data.x = s1x';t = s1y';% Choose a Training Function% For a list of all training functions type: help nntrain% 'trainlm' is usually fastest.% 'trainbr' takes longer but may be better for challenging problems.% 'trainscg' uses less memory. NFTOOL falls back to this in low memory situations.trainFcn = 'trainlm'; % Levenberg-Marquardt% Create a Fitting NetworkhiddenLayerSize = 10;net = fitnet(hiddenLayerSize,trainFcn);% Choose Input and Output Pre/Post-Processing Functions% For a list of all processing functions type: help nnprocessnet.input.processFcns = {'removeconstantrows','mapminmax'};net.output.processFcns = {'removeconstantrows','mapminmax'};% Setup Division of Data for Training, Validation, Testing% For a list of all data division functions type: help nndividenet.divideFcn = 'dividerand'; % Divide data randomlynet.divideMode = 'sample'; % Divide up every samplenet.divideParam.trainRatio = 90/100;net.divideParam.valRatio = 5/100;net.divideParam.testRatio = 5/100;% Choose a Performance Function% For a list of all performance functions type: help nnperformance net.performFcn = 'mse'; % Mean squared error% Choose Plot Functions% For a list of all plot functions type: help nnplotnet.plotFcns = {'plotperform','plottrainstate','ploterrhist', ...'plotregression', 'plotfit'};% Train the Network[net,tr] = train(net,x,t);% Test the Networky = net(x);e = gsubtract(t,y);performance = perform(net,t,y)% Recalculate Training, Validation and Test PerformancetrainTargets = t .* tr.trainMask{1};valTargets = t .* tr.valMask{1};testTargets = t .* tr.testMask{1};trainPerformance = perform(net,trainTargets,y)valPerformance = perform(net,valTargets,y)testPerformance = perform(net,testTargets,y)% View the Networkview(net)% Plots% Uncomment these lines to enable various plots.%figure, plotperform(tr)%figure, plottrainstate(tr)%figure, plotfit(net,x,t)%figure, plotregression(t,y)%figure, ploterrhist(e)% Deployment% Change the (false) values to (true) to enable the following code blocks. if (false)% Generate MATLAB function for neural network for application deployment % in MATLAB scripts or with MATLAB Compiler and Builder tools, or simply % to examine the calculations your trained neural network performs. genFunction(net,'myNeuralNetworkFunction');y = myNeuralNetworkFunction(x);endif (false)% Generate a matrix-only MATLAB function for neural network code% generation with MATLAB Coder tools.genFunction(net,'myNeuralNetworkFunction','MatrixOnly','yes');y = myNeuralNetworkFunction(x);endif (false)% Generate a Simulink diagram for simulation or deployment with. % Simulink Coder tools.gensim(net);end4.2网络训练过程网络训练为:图1 第一代发生量网络训练过程4.3训练结果训练结果为:图2 第一代发生量网络训练结果训练样本、验证样本、测试样本的R值分别为0.875337、-1和1。