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王凯敏1, 陈瑶2, 陈俊嘉1, 陈正茜2
1. 深圳市海洋发展促进中心, 广东 深圳 518067;
2. 深圳市朗诚科技股份有限公司, 广东 深圳 518029
WANG Kaimin 1, CHEN Yao 2, CHEN Junjia 1, CHEN Zhengxi 2
1. Shenzhen Ocean Development Promotion Center, Shenzhen 518067, China;
2. Shenzhen Lightsun Technology Co.,Ltd, Shenzhen 518029, China
摘要: 由于深圳湾水体交换能力较弱,且周边河流输入大量陆源污染物,导致赤潮频发,水质波动显著,及时准确地预测深圳湾水质动态变化至关重要。本文系统比较了基于变分模态分解的深度学习组合模型以及基础深度学习模型在深圳湾水质预测中的表现。“分解-预测-重构”组合模型通过变分模态分解(Variational Mode Decomposition, VMD)将水质和营养盐数据分解为5个平稳本征模态函数,输入到时间卷积网络(Temporal Convolutional Network, TCN)、长短期记忆网络(Long Short-Term Memory, LSTM)模型当中预测各个本征函数,将预测结果叠加生成最终预测值。研究结果表明,(1)TCN-VMD和LSTM-VMD组合模型较基础TCN、LSTM模型预测效果显著提升,最高改进率达到91.69%;(2)TCN-VMD相比LSTM-VMD纳什系数的表现更优,最大改进率为95.56%,其中水温(0.998)、pH值(0.971)、盐度(0.988)、溶解氧(0.960)、叶绿素a(0.909)、氨氮(0.911)、磷酸盐(0.909)、硝酸盐(0.969)、亚硝酸盐(0.968),TCN-VMD均能准确捕捉真实值的波峰和波谷。