Multi-step ahead forecasting of electrical conductivity in rivers by using a hybrid Convolutional Neural Network-Long Short-Term Memory (CNN-LSTM) model enhanced by Boruta-XGBoost feature selection algorithm
Notice bibliographique
Résumé
Electrical conductivity (EC) is widely recognized as one of the most essential water quality metrics for predicting salinity and mineralization. In the current research, the EC of two Australian rivers (Albert River and Barratta Creek) was forecasted for up to 10 days using a novel deep learning algorithm (Convolutional Neural Network combined with Long Short-Term Memory Model, CNN-LSTM). The Boruta-XGBoost feature selection method was used to determine the significant inputs (time series lagged data) to the model. To compare the performance of Boruta-XGB-CNN-LSTM models, three machine learning approaches-multi-layer perceptron neural network (MLP), K-nearest neighbour (KNN), and extreme gradient boosting (XGBoost) were used. Different statistical metrics, such as correlation coefficient (R), root mean square error (RMSE), and mean absolute percentage error, were used to assess the models' performance. From 10 years of data in both rivers, 7 years (2012-2018) were used as a training set, and 3 years (2019-2021) were used for testing the models. Application of the Boruta-XGB-CNN-LSTM model in forecasting one day ahead of EC showed that in both stations, Boruta-XGB-CNN-LSTM can forecast the EC parameter better than other machine learning models for the test dataset (R = 0.9429, RMSE = 45.6896, MAPE = 5.9749 for Albert River, and R = 0.9215, RMSE = 43.8315, MAPE = 7.6029 for Barratta Creek). Considering the better performance of the Boruta-XGB-CNN-LSTM model in both rivers, this model was used to forecast 3-10 days ahead of EC. The results showed that the Boruta-XGB-CNN-LSTM model is very capable of forecasting the EC for the next 10 days. The results showed that by increasing the forecasting horizon from 3 to 10 days, the performance of the Boruta-XGB-CNN-LSTM model slightly decreased. The results of this study show that the Boruta-XGB-CNN-LSTM model can be used as a good soft computing method for accurately predicting how the EC will change in rivers.
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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 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 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 ».