清晨好,您是今天最早来到科研通的研友!由于当前在线用户较少,发布求助请尽量完整地填写文献信息,科研通机器人24小时在线,伴您科研之路漫漫前行!

A framework based on multivariate distribution-based virtual sample generation and DNN for predicting water quality with small data

多元统计 数据挖掘 人工神经网络 计算机科学 样品(材料) 人口 水质 样本量测定 统计 机器学习 人工智能 数学 人口学 社会学 生态学 化学 色谱法 生物
作者
Ali El Bilali,Houda Lamane,Abdeslam Taleb,Ayoub Nafii
出处
期刊:Journal of Cleaner Production [Elsevier BV]
卷期号:368: 133227-133227 被引量:35
标识
DOI:10.1016/j.jclepro.2022.133227
摘要

Deep Neural Network (DNN) is a powerful tool for predicting and monitoring water quality. However, its application is only limited to well-monitored zones where the availability of data for training and validation phases. In this study, we attempt to develop a novel framework based on Multivariate distributions (MVD) (elliptical copulas)-based Virtual Sample Generation (VSG) method to broaden the application of DNN to predict water quality even with a small dataset. This framework is evaluated to predict the Entropy Weighted Water Quality Index (EWQI) using DNN and Electrical Conductivity, Temperature, and pH as input variables, in Berrechid and Chaouia aquifer systems, Morocco. Validation results showed that the virtual samples generated from 400, 50, 30, and 20 original samples improved the NSE from 0.88 to 0.92, from 0.53 to 0.91, from 0.42 to 0.91, and from 0.24 to 0.87, respectively. Besides, sensitivity analysis of the methodology to the virtual data sizes and the original samples showed that the RMSE and NSE of the DNN models have limits in function to virtual data sizes according to the first order Exponential Decay and logistic trends, respectively. These limits highly depend on original sample sizes. Such empirical trends are crucial for reproducing the proposed methodology in other sites to determine optimal virtual datasets. Overall, the proposed methodology provided new insights to improve the DNN model performances in predicting water quality with small datasets. Hence, it is useful to manage water quality in order to supply clean water for the population in poorly monitored zones. • Data availability is one of the limitations in applying DNN approach. • Existed Virtual Sample Generation methods are not capable to generate appropriate combinations of water quality parameters. • Copulas are valuable to generate virtual dataset for training DNN. • Small dataset with 20 original samples is sufficient to generate virtual data for training DNN. • Validation with sufficient observed data, 300 samples of groundwater.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
荷煜熙发布了新的文献求助10
6秒前
爱思考的小笨笨完成签到,获得积分10
18秒前
荷煜熙完成签到,获得积分10
19秒前
Sunny完成签到,获得积分10
21秒前
老石完成签到 ,获得积分10
26秒前
阿俊1212完成签到 ,获得积分10
47秒前
47秒前
村上春树的摩的完成签到 ,获得积分10
56秒前
1分钟前
xun发布了新的文献求助10
1分钟前
Ava应助NattyPoe采纳,获得10
1分钟前
1分钟前
王京文发布了新的文献求助10
1分钟前
anzy0316完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
CAtom完成签到,获得积分10
1分钟前
传奇3应助科研通管家采纳,获得10
3分钟前
3分钟前
3分钟前
3分钟前
NattyPoe发布了新的文献求助10
4分钟前
马婷婷完成签到,获得积分10
4分钟前
完美世界应助贪玩的元彤采纳,获得10
4分钟前
FashionBoy应助科研通管家采纳,获得10
5分钟前
李一诺完成签到 ,获得积分10
5分钟前
5分钟前
巅峰囚冰发布了新的文献求助10
5分钟前
ZaZa完成签到,获得积分10
6分钟前
画龙点睛完成签到 ,获得积分10
6分钟前
weihe完成签到,获得积分10
7分钟前
大大大忽悠完成签到 ,获得积分10
7分钟前
卜哥完成签到 ,获得积分10
7分钟前
lzm完成签到 ,获得积分10
7分钟前
LHL完成签到,获得积分10
7分钟前
如歌完成签到,获得积分10
7分钟前
萨尔莫斯完成签到,获得积分10
7分钟前
记上没文献了完成签到 ,获得积分10
8分钟前
juliar完成签到 ,获得积分10
8分钟前
星辰大海应助ling361采纳,获得10
8分钟前
蝎子莱莱xth完成签到,获得积分10
9分钟前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
2026年中国辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯行业市场规模及竞争格局分析报告 1000
48V Low-voltage Power Distribution Network (PDN) Architecture Industry Report, 2024 800
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 700
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 610
适配Micro-LED色转换的高兼容性量子点负性光刻胶制备与工艺研究 500
Direct and Iterative Linear System Solvers 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7312119
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8928763
关于积分的说明 18923500
捐赠科研通 6973058
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3213390
关于科研通互助平台的介绍 2381597
邀请新用户注册赠送积分活动 2191502