fuzzy inference system
در نشریات گروه آبخیزداری، بیابان، محیط زیست، مرتع-
از آن جایی که افزایش عمق آب زیرزمینی و تشدید آن می تواند بازگو کننده محدودیت های جدی در بهره برداری از این منابع باشد، پیش بینی تغییرات این پارامتر، قطعا نقش مهمی در مدیریت این منابع و جلوگیری از وارد شدن آسیب های احتمالی به آن دارد. به این منظور استفاده از روش های هوشمند موکدا توسط محققین توصیه شده است. در این تحقیق از روش های شبکه عصبی پرسپترون چند لایه (MLP)، سیستم استنتاج فازی(FIS) ، سیستم استنتاج فازی-عصبی تطبیقی(ANFIS) و روش ترکیبی سیستم استنتاج فازی-عصبی و روش بهینه سازی ازدحام ذرات (ANFIS-PSO) جهت شبیه سازی نوسانات عمق آب زیرزمینی در منطقه حاجی آباد داراب در محدوده زمانی اسفند 1373 لغایت مهرماه 1401 در مقیاس ماهیانه، با نسبت 75 به 25 به ترتیب برای مرحله آموزش و آزمون استفاده شده است. جهت سنجش دقت مدل ها از شاخص های جذر میانگین مربعات خطا (RMSE)، میانگین درصد مطلق خطا (MAPE) و میانگین قدر مطلق خطا (MAE) استفاده شد. بهترین نتایج در مرحله آموزش، به ترتیب مربوط به مدل های ANFIS-PSO، ANFIS و MLP است. هم زمان با آموزش مدل های مذکور با تاخیرات زمانی متفاوت، مرحله آزمون مدل ها نیز به اجرا در آمد و نهایتا بهترین نتایج در این مرحله به ترتیب برای مدل شبکه عصبی با تاخیر زمانی]5 3 1[، مدل ANFIS-PSO با تاخیر زمانی]3 2 1[و مدل شبکه عصبی با تاخیر زمانی]2 1[به دست آمدند. شاخص های دقت در مرحله آزمون برای بهترین مدل ها، به صورت ذکر شده، به ترتیب (1871/0، 1865/0، 1857/0) برای RMSE، (7402/0، 6715/0، 6684/0) برای MAPE و (1326/0، 1238/0، 1198/0) برای MAE به دست آمد. این مقادیر نشان دهنده آن است که هر سه مدل خطایی کم تر از 20 سانتی متر، درصد خطایی کم تر از 75/0 درصد و خطای مطلقی کم تر از 14 سانتی متر داشته اند که حاکی از دقت قابل قبول این مدل هاست. هم چنین ضریب تعیین به دست آمده از رابطه رگرسیونی حاصل از مقادیر محاسبه شده و اندازه گیری شده عمق آب زیرزمینی در مرحله آزمون برای هر سه مدل در حدود 82/0 است، که نشان از ارتباط خطی نسبتا قوی بین این دو پارامتر است.
کلید واژگان: آب زیرزمینی، پیش بینی، مدل استنتاج فازی، شبکه عصبی پرسپترون چندلایه، اندیس خطاSince the increase in the depth of groundwater and its intensification can indicate serious limitations in the exploitation of these resources, predicting the changes of this parameter plays an important role in managing these resources and preventing possible damage to them. For this purpose, the use of smart methods has been strongly recommended by researchers. In this research, the methods of multilayer perceptron neural network (MLP), fuzzy inference system (fis), adaptive neural fuzzy inference system (ANFIS), and the combined method of fuzzy neural inference system and particle swarm optimization (ANFIS-PSO) were used for simulation of groundwater Fluctuations depth in Haji Abad area between March 1995 to October 2022 on a monthly scale. The training and testing phases were done with 75 and 25 percent of data, respectively. To measure the accuracy of the models, root mean square error (RMSE), mean absolute percentage error (MAPE) and mean absolute value of error (MAE) indices were used. The best results in the training phase are related to ANFIS-PSO, ANFIS, and MLP models, respectively. Simultaneously with the training of the mentioned models, the testing stage of said models was also implemented. Finally, the best results in this stage belonged to the neural network model with time delay [1 3 5], the ANFIS-PSO model with time delay [1 2 3], and the neural network model with time delay [1 2], respectively. The accuracy indices in the test stage for the best models are (0.1871, 0.1865, 0.1857) for RMSE, (0.7402, 0.6715, 0.6684) for MAPE, and (0.1326, 0.1238, 0.1198) for MAE, respectively. These values show that all three models have an error of less than 20 cm, an error percentage of less than 0.75%, and an absolute error of less than 14 cm, which indicates the acceptable accuracy of these models. Also, the coefficient of determination obtained from the regression relationship of the calculated and measured values of the groundwater depth in the test phase for all three models is around 0.82, which indicates a relatively high linear relationship between these two parameters.
Keywords: Error index, Fuzzy inference system, Groundwater, Prediction multilayer perceptron neural network -
ارزیابی کیفیت آب گامی مهم در جهت استفاده بهینه و مناسب از منابع آب برای شرب است. از این رو، ضرورت مطالعه ویژگی های کیفی آب در برنامه های مدیریت منابع آب به شدت مورد توجه قرارگرفته است. ابهام و نبود قطعیت ذاتی حاکم بر منابع آب در ارزیابی اهداف، معیارها و واحدهای تصمیم گیری، ناسازگاری و بی دقتی در نظرها و قضاوت افراد تصمیم گیرنده سبب گرایش به نظریه های مجموعه های فازی و به دنبال آن، منطق فازی به عنوان ابزاری کارآمد و مفید برای برنامه ریزی ها و تصمیم گیری ها در منابع آب شده است. در مطالعه حاضر کیفیت آب زیرزمینی ابتدا با روش های استاندارد جهانی (روش ارزیابی قطعی) برای مصارف شرب طبقه بندی شد. سپس طبقه بندی با استفاده از استنتاج فازی ممدانی مدل سازی و مقایسه شد. بدین منظور، از میانگین چهار ساله پارامترهای کیفی منابع آب زیرزمینی مربوط به 33 منبع شامل10حلقه چاه، 22دهنه چشمه و یک رشته قنات در حال بهره برداری شهرستان سردشت برای در دو حالت به عنوان ورودی مورد استفاده قرار گرفت. در روش ارزیابی قطعی (دیاگرام شولر)، ویژگی ها و نمودار تعیین کیفیت آب تعیین شد. در مدل استنتاج فازی میانگین چهار ساله هشت پارامتر کیفی آب به سه گروه طبقه بندی گردید، در گروه اول پارامترهای یونهای سدیم، کلسیم و منیزیم و در گروه دوم پارامترهای یون های بیکربنات، سولفات و کلریدو در گروه سوم دو پارامتر TH و TDS قرار داده شد. بعد از تعیین هر گروه با دو پارامتر ورودی، هر پارامتر ورودی شامل سه تابع عضویت در نظر گرفته شد، به طوری که قوانین در نظر گرفته شده برای آن برابر با نه (3×3) برآورد شد. نتایج براساس روش قطعی نشان داد که تمامی نمونه های موردمطالعه در گروه خوب تا قابل قبول قرار گرفتند. اما یافته های فازی ممدانی نشان داد که تعداد دو نمونه با سطح اطمینان 50 درصد در رده قابل قبول و دیگر نمونه ها با سطح اطمینانی برابر با 87-83 درصد در رده مطلوب برای آشامیدن قرار گرفتند.
کلید واژگان: بهینه سازی آب شرب، سیستم استنتاج فازی، شهرستان سردشت، کیفیت آبAssessing water quality is an important step toward the optimal and appropriate use of drinking water resources. Therefore, the necessity of studying water quality characteristics in water resource management programs has been highly considered. Ambiguity and lack of inherent certainty governing water resources in the evaluation of goals, criteria, and decision-making units, as inconsistency and carelessness in the opinions and judgments of decision-makers have led to the tendency towards theories of fuzzy sets and, as a result, fuzzy logic as an efficient and useful tool for planning and making decisions. In the present underground water quality water was first classified by international standard methods (definitive evaluation method) for drinking purposes. Then classification was modeled and compared using Mamdani fuzzy inference. For this purpose, the four-year average of quality parameters of underground water sources related to 33 sources including 10 well rings, 22 spring mouths, and an aqueduct in operation in Sardasht Cityre used as inputs in two cases. In the deterministic evaluation method (Schoeller diagram), the characteristics and the water quality determination diagram were determined. In the four-year average fuzzy inference model, eight water quality parameters were classified into three groups, in the first group the parameters of Na+, Ca+2, and Mg+2, in the second group the parameters of HCO3-, SO4-2, and Cl- were placed in the third group of two TH and TDS parameters. After determining each group with two input parameters, each input parameter was considered including three membership functions, so that the rules considered for it were estimated as nine (3x3). The results based on the deterministic method showed that all the studied samples were in the good to acceptable group. But Mamdani's fuzzy findings showed that two samples with a confidence level of 50% were in the acceptable category and other samples with a confidence level of 83-87% were placed in the desirable category for drinking.
Keywords: Drinking water optimization, Fuzzy inference system, Sardasht city, Water quality -
پایش و مدیریت جمعیت های حیات وحش و زیستگاه ها نیازمند مدل سازی زیستگاه های مطلوب و پراکنش گونه ای است. بنابراین در این پژوهش، مدل سازی پراکنش بالقوه آهوی ایرانی با دو رویکرد فازی (مبتنی بر دانش بوم شناختی جوامع بومی) و مکسنت (مبتنی بر داده های حضور گونه) در منطقه حفاظت شده میشداغ اجرا شد؛ تا ضمن مدل سازی پراکنش گونه ای با استفاده از سامانه استنتاج فازی (رویکرد فازی) و الگوریتم آنتروپی بیشینه (رویکرد مکسنت)، به بررسی و مقایسه کارایی هر یک از این دو رویکرد پرداخته شود. به علاوه، ارزیابی هر یک از مدل ها با استفاده از تحلیل جک نایف انجام شد. آستانه گذاری نیز با استفاده از آستانه حضور 10% صورت گرفت. براساس یافته ها، سه متغیر کاربری سرزمین، فاصله از کشت زارها و فاصله از منابع آب در هر دو رویکرد فازی و مکسنت به عنوان مهم ترین متغیرهای مدل سازی شناخته شدند. همچنین، در هر یک از رویکردهای فازی و مکسنت به ترتیب 45/47% و 08/14% منطقه به عنوان منطقه حضور بالقوه پیش بینی شد. براساس تحلیل جک نایف، میزان موفقیت هر یک از مدل های فازی و مکسنت به ترتیب، 95/80% و 66/66% برآورد شد (p<0.01). یافته های پژوهش موید کارایی بالای سامانه استنتاج فازی و الگوریتم آنتروپی بیشینه در مدل سازی پراکنش بالقوه آهوی ایرانی است. این مطالعه را می توان از یک سو تاکیدی بر ضرورت توجه به رویکردهایی همچون رویکرد فازی در مدل سازی پراکنش بالقوه گونه های حیات وحش کشور و از سوی دیگر تاکیدی بر ضرورت توجه به دانش بوم شناختی جوامع بومی هر منطقه دانست.کلید واژگان: دانش بوم شناختی، جوامع بومی، پراکنش بالقوه، سامانه استنتاج فازی، الگوریتم آنتروپی بیشینهMonitoring and managing the wildlife populations and habitats required to model the species distribution and habitat suitability. So, Gazella subgutturosa potential distribution in Mishdagh Protected Area was modeled using fuzzy (based on ecological knowledge of local communities) and MaxEnt (based on species occurrence records) approaches; thus, in addition to model the species distribution using maximum entropy algorithm (MaxEnt approach) and fuzzy inference system (fuzzy approach), we can also assess and compare the performance of each approach. In addition, the accuracy of predictive models was tested using jackknife test. Also, we applied threshold of 10%. Based on results of fuzzy and MaxEnt approaches, the most important variables for species potential distribution modelling were land use, distance to farms and distance to water sources. Also, 47.45% and 14.08% of study area predicted as species potential presence area in fuzzy and MaxEnt approaches, respectively. According to results of jackknife test, success rates of fuzzy and MaxEnt approaches were 80.95% and 66.66%, respectively (pKeywords: ecological knowledge, local communities, potential distribution, fuzzy inference system, maximum entropy algorithm
-
توجه به ماهیت داده های رسوب و انتخاب روش های مناسب پردازش بر روی داده ها قبل از ورود به مدل های هوش مصنوعی از جمله مواردی است که می تواند نتایج حاصل از شبیه سازی ها را به واقعیت نزدیک سازد. در این تحقیق تاثیر روش های پردازش داده های رسوب قبل از ورود به دو مدل شبکه های عصبی مصنوعی و سیستم های استنتاج فازی-عصبی در هفت ایستگاه حوضه سد دز مورد بررسی قرار گرفته است. بر این اساس با توجه به توزیع های احتمالاتی حاکم بر داده ها سه سناریو در نظر گرفته شد. سناریوی اول بدون هیچ گونه پردازش و با استفاده از اصل داده ها، سناریوی دوم، پردازش داده ها از طریق استاندارد سازی و در سناریوی سوم با توجه به حاکمیت توزیع های لگاریتمی بر داده های رسوب، از لگاریتم داده ها استفاده گردید. نتایج شبیه سازی ها در دو مدل، کارایی بهتر و خطای کمتر را در شرایط استفاده از لگاریتم داده ها به خصوص در ایستگاه هایی که بهترین توزیع های احتمالاتی آن ها یکی از توزیع های لگاریتمی می باشد، نشان دادند. درنهایت، مدل فازی عصبی با ضریب همبستگی 95/0، 4/5RMSE=، 4/1 MSE=و 42/0 ME= در ایستگاه بیاتون و در شرایط استفاده از لگاریتم داده ها بهترین عملکرد را نشان داد.کلید واژگان: پیش بینی رسوب، توزیع های احتمالاتی، سیستم فازی، عصبی، شبکه عصبی مصنوعی، رسوب معلقDue to the nature of the sediment data, selection of appropriate methods for processing the data before entering them to the artificial intelligence models can enhance the reliability of simulations results. In this study, the effects of sediment data processing procedures on ANN and ANFIS models outputs in 7 Dez Basin stations were evaluated. Accordingly, three scenarios were considered: In the first scenario, original data was used without exerting any processing technique; in the second scenario, the data was normalized; and in the third scenario, logarithm of data were used according to logarithmic distribution governing. The simulation results showed that using data logarithm leads to higher performance and lower error, especially in stations where the best fit probability distribution is one of the log family distributions. Finally, among applied models, ANFIS showed the best performance with coefficient efficiency of 0.95 and RMSE of 5.4, MSE of 1.4 and ME of 0.42 in Biatoon gauging station and using the third scenario.Keywords: Probability distributions, Prediction, Suspended sediment prediction, Artificial Neural Network, Adaptive Neuro, Fuzzy Inference System
-
Modeling of stream flowsuspended sediment relationship is one of the most studied topics in hydrology due to its essential application to water resources management. Recently, artificial intelligence has gained much popularity owing to its application in calibrating the nonlinear relationships inherent in the stream flow suspended sediment relationship. This study made us of adaptive neuro-fuzzy inference system (ANFIS) techniques and three artificial neural network approaches, namely, the Feed-forward back-propagation (FFBP), radial basis function based neural networks (RBF), geomorphology-based artificial neural network (GANN) to predict the streamflow suspended sediment relationship. To illustrate their applicability and efficiency,, the daily streamflow and suspended sediment data of Dalaki River station in south of Iran were used as a case study. The obtained results were compared with the sediment rating curve (SRC) and regression model (RM). Statistic measures (RMSE, MAE, and R2) were used to evaluate the performance of the models. From the results, adaptive neuro-fuzzy (ANFIS) approach combined capabilities of both Artificial Neural Networks and Fuzzy Logic and then reflected more accurate predictions of the system. The results showed that accuracy of estimations provided by ANFIS was higher than ANN approaches, regression model and sediment rating curve. Additionally, relating selected geomorphologic parameters as the inputs of the ANN with rainfall depth and peak runoff rate enhanced the accuracy of runoff rate, while sediment loss predictions from the watershed and GANN model performed better than the other ANN approaches together witj regression equations in Modeling of stream flow suspended sediment relationship.Keywords: Adaptive neuro, fuzzy inference system, Artificial neural networks, Dalaki river, geomorphology, suspended sediment
-
هدف از این بررسی ارزیابی ارتباط الگوهای سینوپتیکی بزرگ مقیاس اقلیمی با بارش در استان خراسان رضوی می باشد. در این بررسی با بهره گیری از سامانه استنباط فازی- عصبی تطبیقی برآورد بارش در بازه زمانی فروردین تا خرداد (آوریل تا ژوئن) در استان خراسان رضوی ارائه شده است. داده های بارش بهاره شامل آمار و داده های بارش 38 ایستگاه همدیدی، اقلیم شناسی و باران سنجی می باشد که در فاصله سال های 2007-1970 میلادی از سازمان هواشناسی کشور و وزارت نیرو دریافت شده است. در این بررسی، در آغاز ارتباط بین تغییرات الگوهای سینوپتیکی شامل فشار سطح دریا، اختلاف فشارسطح دریا، دمای سطح دریا، اختلاف دما بین سطح دریا و سطح 1000 میلی باری، دمای سطح 700 میلی بار، ضخامت بین سطوح 500 و 1000 میلی بار، رطوبت نسبی سطح 300 میلی بار و آب قابل بارش با بارش میانگین منطقه ای مورد بررسی قرار گرفته است. در گزینش این مناطق که مجموعه ای از نقاط در خلیج فارس و دریای عمان، دریای سیاه، دریای خزر، دریای مدیترانه، دریای شمال، دریای آدریاتیک، دریای سرخ، خلیج عدن، اقیانوس اطلس، اقیانوس هند و سیبری را شامل می شوند، تاثیر پذیری بارندگی منطقه شمال شرق ایران از الگوهای سینوپتیکی در مناطق یاد شده مورد توجه قرار گرفته است. سپس، مدل سامانه استنباط فازی عصبی تطبیقی در دوره 1997-1970 آموزش داده شده است و در پایان، برآورد بارش در دوره فروردین تا خرداد (آوریل تا ژوئن) 2007-1998 انجام شده است. مدل مورد بهره گیری در این بررسی شامل یک لایه ورودی، یک لایه پنهان و یک لایه خروجی می باشد. سامانه استنباط فازی مورد بهره گیری در این بررسی، مدل سوگینو می باشد. شمار نرون های لایه ورودی، پنهان و خروجی به ترتیب (1-28-13) می باشد. نتایج نشان می دهد سامانه استنباط فازی- عصبی تطبیقی در 90 درصد سال ها می تواند بارش را با دقت قابل قبولی با سطح اطمینان 10 درصد برآورد کند.
کلید واژگان: سامانه استنباط فازی، عصبی تطبیقی، برآورد بارش، سینوپتیکی، الگوهایThe aim of this research is the assessment of the relation between rainfall and large scale synoptically patterns at Khorasan Razavi province. In this study, using adaptive neuro fuzzy inference system, the rainfall estimation has been done from April to June in the Area under study. Spring rainfall data including the information of 38 synoptic, Climatologic and rain gauge stations from 1970 to 2007 has been selected from Iranian Meteorological Organization and Ministry of Energy. In this paper, we are analyzed 38 years of rainfall data at Khorasan Razavi province located in northeastern part of Iran at latitude-longitude pairs (34°-38°N, 56°- 62°E). The Adaptive Neuro-Fuzzy Inference system based on synoptically patterns with 38 years of rainfall data was trained. For performance evaluation, network predicted outputs were compared with the actual rainfall data. In this Study, at the first step, the relationship Between synoptically pattern variations including Sea Level Pressure (SLP), Sea Surface Temperature (SST), Sea Surface Pressure Difference (?SLP), Sea Surface Temperature Difference (?SST), air temperature at 700 hpa, thickness between 500 and 1000 hpa level, relative humidity at 300 hpa and precipitable water were investigated. As the second step, the model was calibrated from 1970 to 1997. Finally, rainfall prediction is performed from 1998 to 2007. The model that used in this research has an input layer, one hidden layer and an output layer. The number of neuron for input layer, hidden layer and output layer was 13-28-1, respectively. The results of simulation reveal that adaptive neuro fuzzy inference systems are promising and efficient.Keywords: Adaptive Neuro, Fuzzy Inference System, Adaptive Neuro, Fuzzy Inference System Rainfall estimation, Rainfall estimation, Synoptic patterns
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.