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结合主成分分析和支持向量机的太阳耀斑预报模型

发布时间:2020-07-11 12:35
【摘要】:太阳耀斑是剧烈的太阳活动现象之一,耀斑的预报对人类活动有着重要的实用价值.为进一步提高太阳耀斑的预报准确率,本文在综合考虑太阳黑子活动区参量、10.7 cm太阳射电流量等预报因子的前提下,提出了结合主成分分析和支持向量机的太阳耀斑预报模型.本模型的太阳黑子活动区参量包括黑子群面积、黑子群的Mc Intosh分类、活动区日面经度延伸、可见黑子数和黑子群的磁分类.本文首先对上述参量进行了合适的属性编码并归一化建模所需数据集,然后利用主成分分析方法提取出主要特征,应用支持向量机方法建立了耀斑预报模型.最后,本文将该模型预报结果与其他预报模型的结果进行了对比,结果验证了结合主成分分析和支持向量机的太阳耀斑预报模型是一种有效的预报模型.
【图文】:

进程图,网络版


成的协方差矩阵,由于本输入样本由26个维度组成,故m等于26,1()()cov(,),1nixxyyxyn(3)111212122212cov(,)cov(,)...cov(,)cov(,)cov(,)...cov(,)............cov(,)cov(,)...cov(,)mmmmmmxxxxxxxxxxxxCxxxxxx.(4)步骤3:根据计算出的特征向量,选取前k个主成分构成新基,k的选取准则见文献[15].步骤4:根据新基构建合适的转换矩阵,对原数据进行投影转换,得到转换后的预报因子.步骤5:选取RBF函数作为核函数,利用SVM训练转换后的训练集,选出合适参数对(图1为SVM训练图,该训练过程是选取合适的惩罚因子C[10]与径向基参数的过程,不断尝试不同的参数对C与,每次计算当选用该参数对时数据分类的准确率,最后选取准确率最高的参数对作为最终训练参数对;图1横坐标为参数C的log2C值,纵坐标为参数的log2值,本模型选取的最终参数对为:C=0.03125,=0.125.各参数对的分类准确率如图1所示).步骤6:将测试集数据进行归一化处理,并利用步骤4中构建的转换矩阵数据进行转换.步骤7:选取步骤5中得到的参数,利用SVM对步骤6中转换后的数据进行测试.步骤8:利用公式(5)求出分类结果,式中各参数说明见文献[10]:()sgn(,).iiifxykxxb(5)3预报结果分析数据集共2394个样本,其中发生耀斑的样本数有221个,未发生耀斑的样本数有2371个.显然,该数据集为非平衡数据集,为均衡样本中正反例比例,本文采用重采样的方法均衡数据,具体采样过程如下:随机从2173个反例样本中抽取与正例样本数目相同的样本,得到正反比例为1:1的442个样本.在实验数据验证方面,数据采用十折交叉验证,即将数图1(网络版彩图)SVM训练进程图Figure1(Coloronline)ThetrainingprocessinSVM

进程图,网络版


成的协方差矩阵,由于本输入样本由26个维度组成,故m等于26,1()()cov(,),1nixxyyxyn(3)111212122212cov(,)cov(,)...cov(,)cov(,)cov(,)...cov(,)............cov(,)cov(,)...cov(,)mmmmmmxxxxxxxxxxxxCxxxxxx.(4)步骤3:根据计算出的特征向量,选取前k个主成分构成新基,k的选取准则见文献[15].步骤4:根据新基构建合适的转换矩阵,对原数据进行投影转换,得到转换后的预报因子.步骤5:选取RBF函数作为核函数,利用SVM训练转换后的训练集,选出合适参数对(图1为SVM训练图,该训练过程是选取合适的惩罚因子C[10]与径向基参数的过程,不断尝试不同的参数对C与,每次计算当选用该参数对时数据分类的准确率,最后选取准确率最高的参数对作为最终训练参数对;图1横坐标为参数C的log2C值,纵坐标为参数的log2值,本模型选取的最终参数对为:C=0.03125,=0.125.各参数对的分类准确率如图1所示).步骤6:将测试集数据进行归一化处理,并利用步骤4中构建的转换矩阵数据进行转换.步骤7:选取步骤5中得到的参数,利用SVM对步骤6中转换后的数据进行测试.步骤8:利用公式(5)求出分类结果,式中各参数说明见文献[10]:()sgn(,).iiifxykxxb(5)3预报结果分析数据集共2394个样本,其中发生耀斑的样本数有221个,未发生耀斑的样本数有2371个.显然,该数据集为非平衡数据集,为均衡样本中正反例比例,本文采用重采样的方法均衡数据,具体采样过程如下:随机从2173个反例样本中抽取与正例样本数目相同的样本,得到正反比例为1:1的442个样本.在实验数据验证方面,数据采用十折交叉验证,即将数图1(网络版彩图)SVM训练进程图Figure1(Coloronline)ThetrainingprocessinSVM

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