BOX-JENKINS模型与人工神经网络在巴西托坎廷斯阿拉瓜巴西利亚径流和降水预防中的比较研究

IF 0.5 Q4 ENVIRONMENTAL SCIENCES
Camil Wadih Salame, J. Queiroz, Everaldo Barreiros de Souza, V. J. C. Farias, Edson José Paulino da Rocha, Helyelson Paredes Moura
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摘要

研究水文流域中局部水文气候参数的可变性对于改善水资源管理非常重要。为此,我们使用了许多公司在分析时间序列时采用的基于Box-Jenkins方法的统计模型,包括整个巴西电力部门,以及神经网络技术,它本身就是一个强大的预测工具。在这两种技术之间的比较中,使用了巴西国家水务局(ANA)对Araguaia Tocantins盆地两个气象站的月平均值的观测,其中一个月流量(m3/s),另一个月降雨量折旧(mm),并在1969年至2017年和1974年至2017年间连续记录。预测测试了12个月和24个月。使用95%置信区间的假设检验对这两种方法进行比较,结果表明,对降雨量和流量的单独预测没有统计学上的显著差异。然而,均方根误差(RMSE)的使用表明,Box-Jenkins方法呈现出更好的结果。这种方法最大的困难是模型的构建,尤其是在具有高可变性的序列中。与Box-Jenkins相比,神经网络方法通常消耗更多的计算时间。
本文章由计算机程序翻译,如有差异,请以英文原文为准。
UM ESTUDO COMPARATIVO DOS MODELOS BOX-JENKINS E REDES NEURAIS ARTIFICIAIS NA PREVISÃO DE VAZÕES E PRECIPITAÇÕES PLUVIOMÉTRICAS DA BACIA ARAGUAIA, TOCANTINS, BRASIL
Estudar a variabilidade dos parâmetros hidroclimáticos locais em baciashidrográficas é importante para melhorar o gerenciamento dos recursos hídricos.Para tal, foram utilizados o modelo estatístico baseado na metodologia Box-Jenkins, adotado por muitas empresas na análise de séries temporais, inclusivetodo o setor elétrico brasileiro, e a tecnologia de redes neurais, que se apresentacomo poderosa ferramenta para previsões. Na comparação entre as duas técnicas,foram utilizadas observações de médias mensais de duas estações meteorológicasda Bacia Araguaia-Tocantins, Brasil, uma de vazões mensais (m3/s) e outra deprecipitações pluviométricas mensais (mm), da Agência Nacional de Águas (ANA),com registros contínuos nos períodos de 1969 a 2017 e 1974 a 2017. As previsõesforam testadas para 12 e 24 meses. Uma comparação entre os dois métodos,usando o teste de hipótese a partir de intervalos de confiança de 95%, mostrouque não houve diferenças estatisticamente significativas nas previsões individuaistanto de precipitações pluviométricas como de vazões. Entretanto, o uso do rootmean square error (RMSE) mostrou que o método de Box-Jenkins apresentamelhores resultados. A maior dificuldade nesse método é na construção domodelo, sobretudo em séries com alta variabilidade. O método de redes neurais,em geral, consome mais tempo computacional em relação ao Box-Jenkins.
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