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作物产量预测:基于深度学习的方法

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简介:
本研究利用深度学习技术探索农作物产量预测的新方法,通过分析气象、土壤等多源数据,旨在提高预测精度,为农业生产提供科学依据。 我们的论文《深度学习对作物产量的预测》在AAAI 2017上获得了计算机可持续性研究最佳学生论文奖,并且我们还赢得了比赛中的“最佳大数据解决方案”奖项。以下是每个文件夹功能的简要介绍: - “/1下载数据”:这部分介绍了如何将数据从Google Earth Engine下载到Google云端硬盘的方法,然后用户需要手动将这些数据导出至本地文件夹(例如集群)。我们的方法特别之处在于首先把所有可用年份(比如2003年至2015年)中的图像连接起来形成一个大图,并立即进行下载。这种策略能够大幅提高下载速度。 - “/2干净数据”:这部分展示了如何对原始数据执行预处理,包括将巨大的影像切割成单个图片以及计算三维直方图等步骤。 - “/3模型”:这里包含了CNN/LSTM的模型结构(使用张量流v0.9编写)和用Python编写的高斯过程模型。 - “/4 model_batch”:由于每年每个月的数据都需要进行不同的训练,这部分介绍了如何处理这些差异。

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客服
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    本研究利用深度学习技术探索农作物产量预测的新方法,通过分析气象、土壤等多源数据,旨在提高预测精度,为农业生产提供科学依据。 我们的论文《深度学习对作物产量的预测》在AAAI 2017上获得了计算机可持续性研究最佳学生论文奖,并且我们还赢得了比赛中的“最佳大数据解决方案”奖项。以下是每个文件夹功能的简要介绍: - “/1下载数据”:这部分介绍了如何将数据从Google Earth Engine下载到Google云端硬盘的方法,然后用户需要手动将这些数据导出至本地文件夹(例如集群)。我们的方法特别之处在于首先把所有可用年份(比如2003年至2015年)中的图像连接起来形成一个大图,并立即进行下载。这种策略能够大幅提高下载速度。 - “/2干净数据”:这部分展示了如何对原始数据执行预处理,包括将巨大的影像切割成单个图片以及计算三维直方图等步骤。 - “/3模型”:这里包含了CNN/LSTM的模型结构(使用张量流v0.9编写)和用Python编写的高斯过程模型。 - “/4 model_batch”:由于每年每个月的数据都需要进行不同的训练,这部分介绍了如何处理这些差异。
  • 年龄
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    本文介绍了一种基于深度学习的人物年龄预测方法,通过分析面部图像数据,实现对不同年龄段人群的精准预测。 《Age and Gender Classification using Convolutional Neural Networks》这篇论文的作者提出了一种类似AlexNet的简单网络结构,该网络总共学习了8个年龄段:0-24、25-31、32-37、38-42、43-48、50-60以及两个较大的区间段68岁及以下和100岁以上。需要注意的是,这些年龄段并非连续划分的。 关于年龄检测是更适合采用回归还是分类方法的问题: 1. 回归:这种方法直接预测一个具体的数值(例如一个人的实际年龄)。 2. 分类:则将所有可能的年龄值划分为几个预定义的区间或类别(如上述论文中的8个年龄段),然后模型学习区分这些不同类别。 年龄预测通常基于面部外观,即使有人保养得当显得年轻,实际年龄与预测结果之间仍可能存在差异。在不结合其他相关信息的情况下,仅依靠面部图像特征,网络很难准确地推断出一个人的真实年龄。因此,在这种情况下使用回归方法会面临较大的挑战和不确定性。
  • 机器与大数据研究-论文
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    本文探讨了利用机器学习和大数据技术提高作物产量预测准确性的方法,旨在为农业生产提供科学依据和技术支持。 农业是我国经济的重要支柱之一。然而,在水资源短缺、成本波动以及天气变化的挑战面前,农民需要采用智能技术来提高农业生产效率。尤其要解决因气候变化不确定性、灌溉设施不足、土壤肥力下降及传统耕作方法导致的农作物产量低下的问题。 机器学习在预测作物收成方面发挥了重要作用。通过使用诸如预测分析、分类模型、回归算法和聚类等不同类型的机器学习工具,可以更准确地估计未来的农业产出量。例如人工神经网络、支持向量机(SVM)、线性与逻辑回归方法以及决策树和朴素贝叶斯理论都被用来实现这些目标。 尽管如此,在众多可用的算法中选择最适合特定作物的方法对于研究者来说仍然是一个难题。本段落将探讨如何应用各种机器学习技术来预测农作物产量,并提出了一种在大数据计算环境中利用此类工具进行农业产出量预估的新方法。
  • 情绪
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    本研究利用深度学习技术对人物的情绪进行准确预测,通过分析文本、语音和面部表情数据,为情感计算领域提供新的解决方案。 本段落提出了一种情绪预测方法来识别、预测和分析目标人物的情绪变化。在进行情绪预测之前,采用一种情绪定量算法对数据集中的情绪数据进行归一化处理,以确定每种情绪的程度系数,为后续的情绪预测奠定基础。然后汇总一天内目标人物的情绪变化,并得出其主要情绪状态,再利用情感预测算法得到最终的预测结果。本段落运用BERT(双向编码器表示来自变换器)神经网络对短对话进行情绪建模,从而实现对目标人物实时情绪的有效预测。实验结果显示,通过使用本研究中的训练模型能够有效判断未来的目标人物的情绪波动状况。
  • 车辆轨迹
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    本研究提出了一种基于深度学习技术的车辆轨迹预测模型,通过分析历史交通数据,有效提升了未来路径预测的准确性与可靠性。 采用深度学习方法预测车辆长期运行轨迹,并通过prescan采集原始数据以建立车辆轨迹模型。
  • Tor流.pdf
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    本文探讨了一种利用深度学习技术来识别和分析Tor网络中的匿名流量的方法,旨在提升网络安全性和隐私保护能力。 基于深度学习的Tor流量识别方法的研究探讨了利用先进的机器学习技术来分析和区分使用Tor网络的数据流与其他互联网流量的方法。该研究旨在提高网络安全性和隐私保护能力,通过深入理解Tor通信的特点,并设计高效的算法模型以准确地检测出这些特殊的加密数据包,在保障用户合法隐私权的同时增强对潜在威胁的防御措施。
  • 交通流研究.pdf
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    本文探讨了利用深度学习技术进行交通流量预测的方法和应用,旨在提高城市交通管理效率与减少拥堵现象。通过分析大量历史数据,建立高效准确的预测模型。 交通流量序列具有不稳定性和周期性,并且容易受到节假日等因素的影响,因此预测交通流量是一项挑战性的任务。为此,设计了一种基于深度学习的交通流量预测模型,该模型结合了卷积神经网络(CNN)与长短时记忆神经网络(LSTM)。具体而言,卷积神经网络用于提取特征分量,而长短时记忆神经网络则综合这些特征进行序列预测。通过在贵州省高速公路车流量数据集上的验证,此模型相较于传统方法展现出更高的精确度和实时性,并且在不同数据集上也具有良好的泛化性能。
  • LSTM交通流.pdf
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    本论文探讨了利用深度学习中的长短时记忆网络(LSTM)对城市交通流量进行精准预测的方法,旨在为智能交通系统提供有效的数据支持。 本段落档探讨了基于深度学习的LSTM(长短期记忆网络)在交通流量预测中的应用。通过分析历史数据并结合时间序列特性,该研究旨在提高交通流量预测的准确性与可靠性,为城市交通规划提供有力的数据支持和技术手段。
  • 代码共享
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    本项目利用深度学习技术进行用量预测,旨在提高预测精度和效率。通过开源代码分享,促进算法优化与应用创新,适用于多种数据驱动场景。 本段落探讨了利用深度学习技术进行用量预测的方法。通过构建多层神经网络来模拟人脑的工作方式,深度学习能够高效处理复杂数据并识别模式。在本项目中,重点是使用深度学习模型尤其是LSTM(长短期记忆网络)来预测未来的用量数据。 用于训练和测试的原始数据通常以时间序列的形式存在,例如每日、每周或每月的用量记录。为了准备这些数据,需要进行预处理步骤包括清洗、缺失值处理、异常值检测以及标准化或归一化等操作,并将时间序列转化为适合深度学习模型输入的数据格式。 项目可能使用了Jupyter Notebook作为数据分析和机器学习项目的交互式编程环境,在其中编写了数据预处理、模型构建、训练和评估的代码。在用量预测中,卡尔曼滤波可以用于平滑原始数据并减少短期波动的影响,从而更准确地捕捉长期趋势。然而,本项目选择使用LSTM来分别处理短期波动和长期趋势。 LSTM的核心在于其门控机制——输入门、遗忘门和输出门,这使得它能在处理长序列时避免梯度消失问题,并能学习数据的周期性和趋势性特征。在“卡尔曼滤波与LSTM预测.ipynb”文件中,作者可能首先使用卡尔曼滤波器预处理原始数据,然后将这些数据作为LSTM模型的输入。 通过结合使用卡尔曼滤波和LSTM网络的方法可以提高用量预测的准确性,并且对于资源规划、需求预测或库存管理等领域具有重要的应用价值。本项目展示了如何利用深度学习技术来改进时间序列预测任务的能力,从而帮助开发者提升在该领域的技能水平。
  • Python
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    本项目利用Python编程语言及深度学习技术进行温度预测,旨在探索神经网络在时间序列数据分析中的应用潜力。 温度预测 Python 本段落旨在介绍如何进行定子温度预测。定子温度是电机运行过程中需要监测的一个重要参数,过高或过低的定子温度都会影响电机的正常运行。因此,准确预测定子温度对于电机的安全运行至关重要。 数据采集 进行定子温度预测需要采集电机运行过程中的相关数据。常用的数据包括电机的电流、电压、转速和负载等信息。这些数据可以通过传感器获取,也可以通过电机控制器获得。 数据清洗 采集的数据可能存在噪声或异常值等问题,因此需要进行数据清洗。这一过程涉及去除重复项、填补缺失值以及剔除异常值等工作,以确保所用数据的准确性和完整性。 特征工程 在开始定子温度预测之前,必须执行特征工程技术来从收集到的数据中提取有用的特性信息。常用的特征包括最大值、最小值、平均数和方差等统计量。同时还可以运用可视化技术进行进一步筛选。 模型训练 选择适当的算法对数据集进行学习是必要的步骤之一,常见的机器学习方法有线性回归分析、决策树和支持向量机等。在开始建模之前,需要将原始数据划分为训练样本与测试子集以评估模型的表现力。 模型评估 完成的预测模型应当经过严格的性能检验来确认其有效性及稳定性。常用的评价标准包括但不限于均方误差(MSE)、R平方值以及准确率等指标。