%38تخفیف

دانلود پروژه:بررسی تغییرات اقلیم با استفاده از توانایی¬های شبکه عصبی (مطالعات موردی: شهر تهران)

تعداد 75صفحه در فایلword

چکیده

با توجه به گرمایش جهانی و خشکسالی­های اخیر، پیش­بینی تغییرات اقلیم به عنوان یکی از مهم­ترین موضوعات اقلیمی، فرصت مناسبی را برای برنامه ریزی و ارائه تمهیدات لازم در اختیار برنامه ریزان قرار می­دهد. هدف از این تحقیق ایجاد مدل شبکه عصبی مصنوعی (ANN) است که بتواند میزان تغییرات آب و هوایی شهر تهران را پیش­بینی کند. اطلاعات ورودی شبکه عصبی از سال­های 1961 تا 2000 میلادی  می­باشند و شامل سه دسته اطلاعات آموزش، صحت­سنجی و آزمون هستند که به ترتیب 70%، 15% و 15% اطلاعات را به خود اختصاص می­دهند. ورودی­های شبکه عصبی شامل بارش، دمای حداکثر، دمای حداقل، فشار و دمای متوسط می­باشد که از ایستگاه هواشناسی مهرآباد تهیه شده است. معماری شبکه عصبی که در این تحقیق مورد استفاده قرار گرفته است پرسپترون چندلایه (MLP) است. سه تکنیک روش شعاعی، شبکه پیشرو تعمیم یافته و شبکه بازگشتی با تاخیر زمانی در این مدل بررسی شده­اند. در نهایت با مقایسه توانایی­های هریک از این روش­ها، روش شبکه بازگشتی با تاخیر زمانی به دلیل داشتن بالاترین رگرسیون به عنوان روشی مناسب انتخاب و برای پیش­بینی شاخص­های میزان بارش، دما و فشار در دوره سال­های 2011 تا 2040 استفده گردید. براساس شبیه­سازی صورت گرفته طی سال­های 2011 تا 2040 میلادی میزان دمای متوسط، حداقل و حداکثر به ترتیب 7/0، 9/0 و 87/0 درجه سانتی­گراد افزایش و همچنین میزان  فشار و بارش به ترتیب 17/0 و 66/1 واحد کاهش خواهد داشت.

کلید واژه: تغییرات اقلیم، شبکه­های عصبی، هوش مصنوعی، پرسپترون چندلایه

فهرست مطالب

1-  مقدمه. 2

1-1-  هدف و ضرورت انجام تحقیق.. 3

2- تغییر اقلیم.. 7

2-1- تعریف… 7

2-2- گرمایش جهانی.. 7

2-3- اثر گلخانه­ای.. 7

2-4- تغییرات دما 9

2-5- جزیره حرارتی.. 9

3- معرفی شبکه عصبی.. 13

3-1- شناسایی سیستم.. 13

3-1-1- پیش­بینی.. 13

3-1-2- شبیه­سازی.. 14

3-1-3- بهینه سازی.. 14

3-1-4- تحلیل.. 15

3-2- ساختار شبکه عصبی.. 17

3-2-1- ساز وکار شبکه عصبی.. 18

3-2-2- شبکه پرسپترون چند لایه. 18

3-2-2-1- پس انتشار. 20

3-2-2-2- آموزش پرسپترون چند لایه. 22

3-2-2-3- ارزش­دهی.. 22

3-2-2-4- خصوصیات MLP.. 22

4- کاربرد شبکه عصبی برای پیش­بینی اقلیم.. 25

5- روش پیشنهادی برای پیش­بینی تغییرات اقلیم شهر تهران.. 40

5-1-  منطقه طرح و اهداف مورد نظر. 40

5-2-  مراحل مدلسازی.. 41

5-3- نتایج کوچک مقیاس سازی و مدلسازی شبکه  عصبی مصنوعی.. 47

5-4- یافتن بهترین الگوریتم شبکه عصبی.. 51

5-5- یافتن بهترین ساختار. 57

5-6-  شبیه سازی آتی دمای متوسط… 62

5-7-  شبیه سازی آتی دمای حداقل.. 64

5-8-  شبیه سازی آتی دمای حداکثر. 66

5-9-  شبیه سازی آتی فشار. 68

5-10-  شبیه سازی بارش…. 70

6- نتیجه­گیری و پیشنهادات… 73

6-1- نتیجه­گیری.. 73

6-2- پیشنهادات… 74

مراجع.. 75

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست شکل

شکل شماره 2-1- سهم گازهای مختلف  گلخانه در جو زمین بر حسب درصد در سال 1373 شمسی.. 9

شکل شماره 3-1- پیش­بینی یک مرحله ای.. 13

شکل شماره 3-2- شبیه­سازی.. 14

شکل شماره 3-3- بهینه­سازی.. 14

شکل شماره 3-4- تحلیل.. 15

شکل 3-5- عملکرد ساز و کار ساخت که بردار ورودی u را با استفاده از پارامترهای غیرخطی را به اسکالر x تبدیل میکند. تابع تحریک g(x) به صورت غیرخطی اسکالر را به خروجی نرون y  تبدیل  میکند. 18

شکل شماره 3-6- نرون پنهان iام از یک پرسپترون چند لایه. 19

شکل شماره 3-7- شبکه پرسپترون چندلایه. 20

شکل شماره 4-1- شبکه عصبی با سه لایه. 26

شکل شماره 4-2- روند افزایش دمای سالانه در 9 ایستگاه در طول سالهای 1965 تا 2008.. 28

شکل شماره 4-3- پیش­بینی دمای متوسط ماهانه برای سال 2018 با  استفاده از روشهای ANN-BP، ANN-GAو ANN-GA-PSO   30

شکل شماره 5-1- دانلود داده­ها از سایت Canadian Climate Data and Scenarios. 42

شکل شماره 5-2- پنجره Neurosolutions. 43

شکل شماره 5-3- انتخاب نوع شبکه عصبی مورد نیاز. 44

شکل شماره 5-4- انتخاب تعداد لایه‌های پنهان.. 45

شکل شماره 5-5- نحوه مشخص کردن ساختار شبکه عصبی.. 45

شکل شماره 5-6- شبکه عصبی پرسپترون تک لایه. 46

شکل شماره 5-7- شبکه عصبی پرسپترون سه لایه. 46

شکل شماره 5-8- منحنی همبستگی دادههای بزرگ مقیاس و دادههای مشاهده­ای برای داده دمای متوسط… 48

شکل شماره 5-9- منحنی همبستگی داده بزرگ مقیاس و داده­های مشاهده­ای برای داده فشار….            48

شکل شماره 5-10- منحنی همبستگی داده بزرگ مقیاس و داده­های مشاهده­ا­ی برای داده دمای حداقل… 49

شکل شماره 5-11- منحنی همبستگی داده بزرگ مقیاس و داده­های مشاهده­ا­ی برای داده بارش…. 49

شکل شماره 5-12- منحنی همبستگی داده بزرگ مقیاس و داده­های مشاهده­ای برای داده دمای حداکثر..50

شکل شماره 5-13- گراف مدلسازی ماهانه  ایستگاه مهرآباد با ورودی بارش، دمای متوسط، حداکثر و حداقل و فشار با مدل جهانی (مدل با یک لایه پنهان و 1000 دوره گردش با تابع تانژانت هایپرپولیک)  با استفاده از روش MLP.. 51

شکل شماره 5-14- گراف مدلسازی ماهانه ایستگاه مهر آباد با ورودی بارش، دمای متوسط، حداکثر و حداقل و فشار با مدل جهانی (مدل با یک لایه پنهان و 1000 دوره گردش با تابع تانژانت هایپرپولیک) با استفاده از روش RBF.. 53

شکل شماره 5-15- گراف مدلسازی ماهانه ایستگاه مهرآباد با ورودی بارش، دما متوسط، حداکثر و حداقل و فشار با مدل جهانی (مدل با یک لایه پنهان و 1000 دوره گردش با تابع تانژانت هایپرپولیک) با استفاده از روش GFF.. 54

شکل شماره 5-16- گراف مدلسازی ماهانه ایستگاه مهر آباد با ورودی بارش، دما متوسط، حداکثر و حداقل و فشار با مدل جهانی (مدل با یک لایه پنهان و 1000 دوره گردش با تابع تانژانت هایپرپولیک) با استفاده از روش TLR.. 56

شکل شماره 5-17- گراف شبیه سازی شبکه با الگوی برتر درایستگاه مهر آباد (مدل با یک لایه پنهان و 10000 دوره گردش با تابع تانژانت هایپرپولیک)  58

شکل شماره 5-18- گراف مدلسازی شبیه سازی شبکه با الگوی برتر در ایستگاه مهر آباد (مدل با سه لایه پنهان و 10000 دوره گردش با تابع تانژانت هایپرپولیک). 60

شکل شماره 5-19- منحنی شبیه­سازی دمای متوسط با توجه به داده­های پنجگانه جهانی.. 62

شکل شماره 5-20- نتیجه پیش­بینی روند دمای متوسط از سال 2011 الی 2040.. 63

شکل شماره 5-21- منحنی شبیه­سازی دمای حداقل با توجه به داده­های پنجگانه جهانی.. 64

شکل شماره 5-22- تیجه پیش­بینی روند دمای حداقل از سال 2011 الی 2040.. 65

شکل شماره 5-23- منحنی شبیه­سازی دمای حداکثر با توجه به داده­های پنجگانه جهانی.. 66

شکل شماره 5-24- نتیجه پیش­بینی روند دمای حداکثر از سال 2011 الی 2040.. 67

شکل شماره 5-25- منحنی شبیه­سازی فشار با توجه به داده­های پنجگانه جهانی.. 68

شکل شماره 5-26- نتیجه پیش­بینی روند فشار از سال 2011 الی 2040.. 69

شکل شماره 5-27- منحنی شبیه­سازی بارش براساس داده­های دمای حداکثر و فشار. 70

شکل شماره 5-28- نتیجه پیش­بینی روند بارش از سال 2011 الی 2040.. 71

 

 

فهرست جدول

جدول شماره 4-1- سهم منابع اصلی بر روی گاز CO2. 26

جدول شماره 4-2- پیش­بینی خطای مطلق متوسط یک الی 12 ساعت… 34

جدول شماره 5-1- مشخصات مدلسازی ماهانه  ایستگاه مهرآباد با ورودی بارش، دمای متوسط، حداکثر و حداقل و فشار با مدل جهانی (مدل با یک لایه پنهان و 1000 دوره گردش با تابع تانژانت هایپرپولیک)  با استفاده از روش MLP.. 52

جدول شماره 5-2- مشخصات مدلسازی ماهانه ایستگاه مهر آباد با ورودی بارش، دمای متوسط، حداکثر و حداقل و فشار با مدل جهانی (مدل با یک لایه پنهان و 1000 دوره گردش با تابع تانژانت هایپرپولیک) با استفاده از روش RBF.. 52

جدول شماره 5-3- مشخصات مدلسازی ماهانه ایستگاه مهرآباد با ورودی بارش، دما متوسط، حداکثر و حداقل و فشار با مدل جهانی (مدل با یک لایه پنهان و 1000 دوره گردش با تابع تانژانت هایپرپولیک) با استفاده از روش  GFF.. 55

جدول شماره 5-4- مشخصات مدلسازی ماهانه ایستگاه مهر آباد با ورودی بارش، دما متوسط، حداکثر و حداقل و فشار با مدل جهانی (مدل با یک لایه پنهان و 1000 دوره گردش با تابع تانژانت هایپرپولیک) با استفاده از روش TLR.. 55

جدول شماره 5-5- مشخصات شبیه سازی شبکه با الگوی برتر در ایستگاه مهر آباد (مدل با یک لایه پنهان و 10000 دوره گردش با تابع تانژانت هایپرپولیک). 59

جدول شماره 5-6- مشخصات  شبیه سازی شبکه با الگوی برتر در ایستگاه مهر آباد  (مدل با سه لایه پنهان و 10000 دوره گردش با تابع تانژانت هایپرپولیک). 59

جدول شماره 5-7- مشخصات شبیه سازی شبکه برای دمای متوسط با استفاده از داده­های پنجگانه جهانی.. 62

جدول شماره 5-8- مشخصات  شبیه­سازی شبکه برای دمای متوسط برای داده­های پنجگانه جهانی.. 64

جدول شماره 5-9- مشخصات  شبیه­سازی شبکه برای دمای حداکثر برای داده­های پنجگانه جهانی.. 66

جدول شماره 5-10- مشخصات شبیه­سازی شبکه برای فشار برای داده­های پنجگانه جهانی.. 68

جدول شماره 5-11- مشخصات شبیه سازی شبکه برای بارش براساس داده­های دمای حداکثر و فشار. 70

 

 

 

فهرست نمودار

نمودار شماره 2-1- نوسانات دمای سالانه جهانی.. 11

قبلا حساب کاربری ایجاد کرده اید؟
گذرواژه خود را فراموش کرده اید؟
Loading...
enemad-logo