水利水电科技进展,2013,33(2)摇 Tel:025 83786335摇 E鄄mail:jz@ hhu. edu. cn摇 http: / / kkb. hhu. edu. cn
第 33 卷第 2 期
Vol. 33 No. 2
水 利 水 电 科 技 进 展
Advances in Science and Technology of Water Resources
2013 年 3 月
Mar. 2013
作者简介:崔东文(1978—) ,男,云南玉溪人,高级工程师,主要从事水环境及水资源保护研究。 E鄄mail:cdwgr@ 163. com
DOI:10. 3880 / j. issn. 1006 7647. 2013. 02. 004
基于极限学习机的长江流域水资源开发利用综合评价
崔东文
(云南省文山州水务局,云南 文山摇 663000)
摘要:为能客观、准确地对长江流域水资源开发利用进行综合评价,利用层次分析法构建了符合长
江流域水资源开发利用现状的综合评价指标体系和分级标准,基于极限学习机( ELM) 算法原理,
构建了 ELM 水资源开发利用综合评价模型对长江流域及主要水系水资源开发利用进行综合评价,
并构建 RBF、BP 神经网络模型作为对比评价模型。 采用随机内插的方法在各评价分级标准阈值间
生成训练样本和检验样本,在达到预期评价精度后将模型运用于长江流域水资源开发利用综合评
价中。 结果表明:ELM 水资源开发利用综合评价模型对长江流域及主要水系水资源开发利用综合
评价等级为 4 ~ 8 级,处于有潜力至失衡之间,与长江流域各主要水系水资源开发利用现状相符;该
模型的评价精度和泛化能力均优于 RBF 及 BP 神经网络评价模型,是合理可行和有效的,可应用于
长江流域水资源开发利用综合评价,具有参数选择简便、评价精度高、泛化能力强等优点。
关键词:水资源开发利用;极限学习机;RBF 神经网络;BP 神经网络;长江流域
中图分类号:TV213. 9摇 摇 摇 文献标志码:A摇 摇 摇 文章编号:1006 7647(2013)02 0014 06
Comprehensive evaluation of water resources development and utilization in Yangtze River Basin based on extreme
learning machine / / CUI Dongwen(Wenshan Water Authority of Yunnan Province, Wenshan 663000, China)
Abstract: In order to accurately and objectively evaluate water resources development and utilization in the Yangtze River
Basin, a comprehensive evaluation index system and classification standard of water resources were determined using the
analytic hierarchy method. Based on the extreme learning machine (ELM) algorithm, a comprehensive evaluation model for
water resources development and utilization was built to evaluate the water resources of the Yangtze River Basin using RBF
and BP neural network models as comparing evaluation model. Training samples and testing samples were generated using
the random interpolation method to train the ELM comprehensive evaluation model. The results show that the evaluation
grade of water resources of the Yangtze River Basin is 4 to 8, which coincides with the water resources reality. Compared
with RBF and BP neural network models, the ELM comprehensive evaluation model has better evaluation accuracy and
generalization ability, and has the advantages of simplicity, high accuracy, and strong generalization ability.
Key word: water resources development and utilization; extreme learning machine; RBF neural network; BP neural
network; the Yangtze River Basin
摇 摇 水资源开发利用综合评价是区域水资源可持续
发展综合分析与评价的核心技术之一,用以反映区
域水资源及其开发利用状况,对区域水资源开发利
用与环境生态保护、促进水资源可持续利用具有重
要意义
[1鄄2]
。 目前用于区域水资源开发利用综合评
价的方法有模糊集理论方法、人工神经网络理论方
法、灰色系统理论方法、数理统计方法等
[3]
,但由于
水资源及其开发利用是一个复杂巨系统,评价指标
较多,对评价指标的筛选与权重的赋值普遍采用层
次分析等方法
[4]
,存在明显的主观臆断成分,对其
评价并不适宜建立常规数学模型,而是借助诸如人
工智能、模糊识别、知识工程等方法建立模型,以处
理多指标系统的综合评价问题
[5]
。 目前,模拟智能
算法已成为建立和评价这类复杂系统最为有效的方
法之一,其中人工神经网络(artifical neural network,
ANN)则是这类智能算法中运用最为广泛的算法之
一。 将 ANN 用于水资源开发利用综合评价等此类
型的评价中
[6鄄8]
,存在两个关键性问题:一是没有统
一完善的评价指标体系和分级标准;二是如何有效
解决神经网络由于“欠拟合冶 与“过拟合冶 所导致的
网络泛化能力降低的问题
[6鄄9]
。 为能客观、准确地对
水资源开发利用进行综合评价,针对水资源开发利
·41·