A new hybrid model for monthly runoff prediction using ELMAN neural network based on decomposition-integration structure with local error correction method

均方误差 计算机科学 人工神经网络 地表径流 希尔伯特-黄变换 算法 卷积神经网络 数据挖掘 统计 数学 人工智能 白噪声 生态学 生物
作者
Dongmei Xu,Hu Xiong,Wenchuan Wang,Kwok Wing Chau,Hongfei Zang,Jun Wang
出处
期刊:Expert Systems With Applications [Elsevier]
卷期号:238: 121719-121719 被引量:2
标识
DOI:10.1016/j.eswa.2023.121719
摘要

The important foundation for water resource management and utilization is effective monthly runoff prediction. In this study, a new coupled model for predicting monthly runoff is proposed. In order to predict the decomposed subsequences separately using an Elman neural network optimized by the sparrow search algorithm (SSA), this model first decomposes the original runoff series using robust local mean decomposition (RLMD) and complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise (CEEMDAN) predicts the decomposed subsequences separately using an Elman neural network optimized by the sparrow search algorithm (SSA), and reconstructs the results to get initial prediction results. To acquire the final prediction result, local error correction (LEC) is used to perform error correction on the initial prediction model. Five evaluation indicators are used to assess the performance of the suggested coupling model on monthly runoff data from three experimental stations in China. After having analyzed the error correction capability of LEC model, it is found that CEEMDAN-RLMD-SSA-ELMAN-LEC decreases root mean square error (RMSE) values of Manwan Hydropower, Jiayuguan Station, and Yingluoxia Station by 18.52%, 21.78%, and 38.80%, respectively, and increases Nash-Sutcliffe efficiency coefficient (NSEC) values by 2.11%, 4.49%, and 5.43% compared to CEEMDAN-RLMD-SSA-ELMAN without error correction. Therefore, by incorporating error correction, the proposed coupled model is a trustworthy and beneficial means for forecasting monthly runoff.

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