發(fā)布時間：2021-08-11 10:36

　　大氣溫度變化和人類的活動密切相關(guān),因此,進行精確的大氣溫度預(yù)測對人類活動具有重要意義.該文針對RNN和LSTM因記憶模塊能力不足而產(chǎn)生的大氣溫度預(yù)測滯后問題,提出了增加卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的改進LSTM預(yù)測方法,并對中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)中沈陽市（站號54342）的溫度數(shù)據(jù)進行驗證.結(jié)果顯示,改進LSTM模型可以將溫度預(yù)測的均方根誤差從0.003 049提高到0.002 083,判定系數(shù)從0.978提高到0.981,說明改進的LSTM預(yù)測模型對大氣溫度進行模擬預(yù)測是有效的. 

【文章來源】：通化師范學(xué)院學(xué)報. 2020,41(08)

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

RNN結(jié)構(gòu)

圖1 RNN結(jié)構(gòu)RNN網(wǎng)絡(luò)因其具有記憶功能，所以在處理時間序列數(shù)據(jù)方面已經(jīng)取得了較大成功，但仍然存在梯度消失、梯度爆炸、長期記憶不足等問題.為了彌補RNN的不足，LSTM應(yīng)運而生.LSTM相對于RNN，隱含層結(jié)構(gòu)多了3個控制門，即輸入門、遺忘門、輸出門[7]，對應(yīng)圖3中的it、ft、ot.遺忘門決定從細胞狀態(tài)中丟棄的信息，輸入門決定細胞狀態(tài)更新的信息，輸出門控制將要輸出的信息.圖3為標(biāo)準LSTM隱含層細胞結(jié)構(gòu)，其中xt、ct、ht分別為t時刻的輸入單元、細胞狀態(tài)、輸出單元，ct-1、ht-1分別為t-1時刻細胞的狀態(tài)和輸出單元，φ1為sigmoid函數(shù)，φ2為tanh函數(shù).本文以連續(xù)的8個大氣溫度時間序列數(shù)據(jù)作為輸入，通過LSTM網(wǎng)絡(luò)處理得到下一時刻的溫度預(yù)測值.

RNN網(wǎng)絡(luò)因其具有記憶功能，所以在處理時間序列數(shù)據(jù)方面已經(jīng)取得了較大成功，但仍然存在梯度消失、梯度爆炸、長期記憶不足等問題.為了彌補RNN的不足，LSTM應(yīng)運而生.LSTM相對于RNN，隱含層結(jié)構(gòu)多了3個控制門，即輸入門、遺忘門、輸出門[7]，對應(yīng)圖3中的it、ft、ot.遺忘門決定從細胞狀態(tài)中丟棄的信息，輸入門決定細胞狀態(tài)更新的信息，輸出門控制將要輸出的信息.圖3為標(biāo)準LSTM隱含層細胞結(jié)構(gòu)，其中xt、ct、ht分別為t時刻的輸入單元、細胞狀態(tài)、輸出單元，ct-1、ht-1分別為t-1時刻細胞的狀態(tài)和輸出單元，φ1為sigmoid函數(shù)，φ2為tanh函數(shù).本文以連續(xù)的8個大氣溫度時間序列數(shù)據(jù)作為輸入，通過LSTM網(wǎng)絡(luò)處理得到下一時刻的溫度預(yù)測值.由圖3可知，LSTM細胞前向計算方法可以表示為[8]:

【參考文獻】：
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本文編號：3336007