New Graph-Based and Transformers Deep Learning Models for River Dissolved Oxygen Forecasting
Notice bibliographique
Résumé
An important indicator of human-related pollution in watersheds is dissolved oxygen (DO). The DO is highly dependent on both space and time characteristics of the watershed and is directly linked to eutrophication, which impairs the development of both the aquatic fauna and flora, also negatively impacting the water quality. Aspiring to reach a more accurate and precise forecasting approach to predict levels of DO, the present work proposes new graph-based and transformer-based deep learning models. The models were trained and validated for the Credit River Watershed, and the results were compared with both benchmarking and literature-found approaches. The proposed Graph Neural Network Sample and Aggregate (GNN-SAGE) model was the best-performing approach, reaching coefficient of determination (R2) and Root Mean Squared Error (RMSE) values of 97% and 0.34 ppm, respectively. The findings from the Shapley additive explanations (SHAP) indicated that the GNN-SAGE benefited from spatiotemporal information from the surrounding stations, improving the model’s results, and that temperature is a major input attribute for determining future DO levels. The results established that the proposed GNN-SAGE model stands as a state-of-the-art solution for DO forecasting, with potential for real-time water quality applications.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi 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.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
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.
score_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 découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».