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首页优化海藻预测:修正模型与数据清洗
本文主要探讨了如何针对一个存在bug的大数据分析项目——预测河流中有害海藻的数量,特别是针对线性模型的缺失引发的问题进行了改进。作者使用R语言中的海藻数据集,该数据集包含200个样本,每个样本有11个变量,包括季节、河流大小、河水速度等名义变量以及8个化学参数(如pH值、含氧量、氯化物含量等)和7种有害藻类的频率。数据处理阶段,作者首先进行了数据清洗,去除无效数据并填充缺失值,使用平均值代替MxPH变量的缺失值,同时利用相关性分析填充了变量PO4和oPO4的缺失值。 通过绘制直方图和密度图,作者发现MxPH变量符合正态分布,并进一步分析了不同河流区域的pH值分布。在构建预测模型时,文章重点介绍了多元线性回归的方法,使用knnImputation函数通过欧氏距离找到最邻近的k个样本,用它们的中位数来填补缺失值,确保了数据的完整性和模型的准确性。模型的方差比例为0.3731,表明模型的解释力度相对较高,有利于进行有效的海藻数量预测。 这篇文章提供了一个实际案例中如何应用统计学方法处理大数据,优化预测模型,并且强调了数据预处理和模型选择在实际项目中的重要性。通过解决数据质量问题,作者得以构建出一个能够有效预测有害海藻生长情况的模型,这对于环境保护和水资源管理具有重要意义。
资源详情
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预测海藻的数量
问题描述与目标
希望通过建立预测模型预测河流中有害海藻的数量。同时了解藻类的频率和水样的某
些化学性质以及其他特征。
数据说明
本文采用 R 语言里面自带的海藻数据样本共 200 个,有以下几种因素影响海藻的生长,
用 summary 对数据进行整合,如图所示。
season size speed mxPH mnO2 Cl NO3 NH4 oPO4 PO4 Chla a1 a2 a3 a4 a5 a6 a7
autumn:40 large :45 high :84 Min. :5.600 Min. : 1.500 Min. : 0.222 Min. : 0.050 Min. : 5.00 Min. : 1.00 Min. : 1.00 Min. : 0.200 Min. : 0.00 Min. : 0.000 Min. : 0.000 Min. : 0.000 Min. : 0.000 Min. : 0.000 Min. : 0.000
spring:53 medium:84 low :33 1st Qu.:7.700 1st Qu.: 7.725
1st Qu.: 10.981
1st Qu.: 1.296
1st Qu.: 38.33
1st Qu.: 15.70 1st Qu.: 41.38
1st Qu.: 2.000
1st Qu.: 1.50 1st Qu.: 0.000 1st Qu.: 0.000 1st Qu.: 0.000 1st Qu.: 0.000 1st Qu.: 0.000 1st Qu.: 0.000
summer:45 small :71 medium:83
Median :8.060
Median : 9.800
Median : 32.730
Median : 2.675
Median : 103.17
Median : 40.15
Median :103.29
Median : 5.475
Median : 6.95
Median : 3.000
Median : 1.550
Median : 0.000
Median : 1.900
Median : 0.000
Median : 1.000
winter:62 NA NA Mean :8.012
Mean : 9.118
Mean : 43.636
Mean : 3.282
Mean : 501.30
Mean : 73.59
Mean :137.88
Mean : 13.971
Mean :16.92
Mean : 7.458
Mean : 4.309
Mean : 1.992
Mean : 5.064
Mean : 5.964
Mean : 2.495
NA NA NA 3rd Qu.:8.400
3rd Qu.:10.800
3rd Qu.: 57.824
3rd Qu.: 4.446
3rd Qu.: 226.95
3rd Qu.: 99.33
3rd Qu.:213.75
3rd Qu.: 18.308
3rd Qu.:24.80
3rd Qu.:11.375
3rd Qu.: 4.925 3rd Qu.: 2.400 3rd Qu.: 7.500 3rd Qu.: 6.925 3rd Qu.: 2.400
NA NA NA Max. :9.700 Max. :13.400
Max. :391.500
Max. :45.650
Max. :24064.00
Max. :564.60 Max. :771.60
Max. :110.456
Max. :89.80 Max. :72.600 Max. :42.800 Max. :44.600 Max. :44.400 Max. :77.600 Max. :31.600
NA NA NA NA's :1 NA's :2 NA's :10 NA's :2 NA's :2 NA's :2 NA's :2 NA's :12 NA NA NA NA NA NA NA
图 1
每个记录有 11 个变量,其中 3 个变量是名义变量,它们分别描述水样收集的季节、收
集河流的大小和河水速度。余下的 8 个变量是所观察水样的不同化学参数,即最大 pH 值、
最小含氧量(O2)、平均氯化物含量(cl)、平均硝酸盐含量(NO3)、平均氨含量(NH4)、平均
正磷酸含量(PO4)、平均磷酸盐含量(PO4)、平均叶绿素含量。与这些参数相关的是 7 种不同
有害藻类在相应水样中的频率数目。并未提供所观察藻类的名称的有关信息。
数据处理
画出海藻 mxPH 的频数直方图、密度图。
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雷拓峰
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