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基于 L2 范数集成加权海表特征的洪水入库预报

机器学习 2022-07-21 v2 机器学习 大气与海洋物理

摘要

预报大坝入库流量对于减轻洪水灾害十分重要。水文过程线提供了诸如起始时间、峰值水位和水量等关键信息。特别是,大坝管理需要基于未来水文过程线提前 6 小时预报大坝入库流量。作者提出新颖的目标入库权重,以从海表分析图像中提取海洋特征向量。我们在预训练的 VGG16 网络的 fc6 层中提取了 4096 维向量元素,随后用 t-SNE 将其降为三维。此外,我们用 PCA 创建了海温权重的主成分。我们通过数值实验发现这些权重有助于预测变量重要性的稳定性。作为基础回归模型,我们校准了带核展开的最小二乘、最小化袋外误差的分位数随机森林,以及带多项式核的支持向量回归。在计算预测变量重要性时,与不加权重的其他结果相比,我们可视化了由所提权重引入的各变量重要性的稳定性。我们将方法应用于日本关东地区的一座大坝,聚焦于 2007 至 2018 年的训练时段,以及六月到十月的有限洪水时段。我们在 2019 年洪水时段上测试了精度。最后,我们给出了应用结果以及针对未知洪水预报的进一步统计学习。

关键词

引用

@article{arxiv.2112.03108,
  title  = {Flood Inflow Forecast Using L2-norm Ensemble Weighting Sea Surface Feature},
  author = {Takato Yasuno and Masazumi Amakata and Junichiro Fujii and Masahiro Okano and Riku Ogata},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2112.03108},
  year   = {2022}
}

备注

23 pages, 13 figures, 5 tables