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Enregistrement W4366773352 · doi:10.1007/s13201-023-01917-2

Development of a linear–nonlinear hybrid special model to predict monthly runoff in a catchment area and evaluate its performance with novel machine learning methods

2023· article· en· W4366773352 sur OpenAlexaboutno aff
Fereshteh Nourmohammadi Dehbalaei, Arash Azari, Ali Akbar Akhtari

Notice bibliographique

RevueApplied Water Science · 2023
Typearticle
Langueen
DomaineEnvironmental Science
ThématiqueHydrology and Watershed Management Studies
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesRazi University
Mots-clésAkaike information criterionMean squared errorSurface runoffComputer scienceNormalized Difference Vegetation IndexStatisticsMathematicsData miningClimate change

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract Accurate forecasting of runoff as an important hydrological variable is a key task for water resources planning and management. Given the importance of this variable, in the current study, a multivariate linear stochastic model (MLSM) is combined with a multilayer nonlinear machine learning model (MNMLM) to generate a hybrid model for the spatial and temporal simulation of runoff in the Quebec basin, Canada. Monthly hydrological data from 2001 to 2013, including precipitation and runoff data from nine stations and Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) extraction of MODIS data, are applied as input to the proposed hybrid model. At the first step of the hybrid modeling, data normality and stationary were examined by performing various tests. In the second step, MLSM was developed by defining four different scenarios and as a result 15 sub-scenarios. The first and second scenarios were developed based on one exogenous variable (precipitation or NDVI). In contrast, the second and third scenarios were developed based on two additional variables. In the first and third scenarios, the data are modeled without preprocessing. In the second and fourth scenarios, a preprocessing step is performed on the data. Then, in the third step, various combinations based on different time delays from runoff data were applied for developing nonlinear model. The comparisons are made between observed and simulated time series at various stations and based on the root mean squared error (RMSE), mean absolute error (MAE), correlation coefficient (R) and Akaike information criterion (AIC). The efficiency of the proposed hybrid model is compared with a novel machine learning model that was introduced in 2021 by Sultani et al., and it was also compared with the results obtained from the linear and nonlinear models. In most stations, delays (t-1) and (t-24) are identified as the most effective delays in hybrid and nonlinear modeling of runoff. Also, in most stations, the use of climatic parameters and physiographic factors as exogenous variables along with runoff data improves the results compared to the use of one variable. Results showed that at all stations, proposed hybrid model generally leads to more accurate estimates of runoff compared with various linear and nonlinear models. More accurate estimates of peak runoff values at all stations were another excellence of proposed hybrid model than other models.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,042
Score d'incertitude au seuil0,084

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,029
Tête enseignante GPT0,271
Écart entre enseignants0,242 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations15
Publié2023
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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