نشریه علمی - پژوهشی مرتع و آبخیزداری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس‌ارشد مهندسی منابع آب دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

2 استاد، گروه مهندسی آب دانشگاه تبریز

3 استاد دانشکدة منابع طبیعی و محیط زیست دانشگاه فردوسی مشهد

4 دانشیار گروه مهندسی آب دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

چکیده

برآورد و پیش‏‏بینی بارش اهمیت ویژه‏ای دارد. به دلیل نبود قطعیت، هیچ ‏یک از مد‏ل‏های آماری و مفهومی نتوانسته‏اند به منزلة یک مدل برتر در الگوسازی دقیق بارش شناخته شوند. اخیراً، به کاربردِ موجک در آنالیز سیگنال‏ها و سری‏های زمانی در هیدرولوژی توجه شده‏ است. در این تحقیق، سیگنال بارندگی با استفاده از موجک مادر منتخب تجزیه شد و داده‏های به‌دست‌آمده با دو روش برازش معادلات مستقیم و هیبرید عصبی- موجکی برای پیش‏بینی استفاده شد. روش مذکور در پیش‏بینی بارندگیِ ماهانة 33 سال ایستگاه زرین‌گل از سال آبی 1354 ـ 1355 تا 1386 ـ 1387 به‌کار گرفته شد و نتایج با یکدیگر مقایسه شد. نتایج نشان داد تجزیة سیگنال با موجک به طور قابل ملاحظه‏ای موجب افزایش همبستگی میان داده‏های مشاهداتی و محاسباتی می‌شو‏د و سیگنالِ بارندگی با دقت بیشتری پیش‏بینی می‌شود؛ به طوری ‏که در روش مستقیم میزان R2برابر با 74/0 و در روش هیبرید عصبی- موجکی در بهترین حالت برای چهار سطح تجزیه برابر 95/0 است. این نتیجه قدرت موجک در ساده‏سازی سیگنال و افزایش دقت پیش‏بینی داده‏های کاملاً تصادفی بارندگی را در منطقة مورد نظر تأیید می‌کند. ضمن آنکه، معنی‏دار نبودن تست  Fدر سطح 90 درصد و بالاتر تأیید دیگری بر این مطلب است.
 

عنوان مقاله [English]

Prediction of precipitation applying Wavelet and ANN Model

نویسندگان [English]

  • Parivash Toufani 1
  • Ahmad Fakheri fard 2
  • Abolfazl Mosaedi 3
  • AmirAhmad Dehghani 4

1 Former M.Sc. Student, Water Resources Engineering, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources

2 Professor, Department of Water Engineering, Tabriz University

3 Professor, Faculty of Natural Resources and Environment, Ferdowsi University of Mashhad

4 Associate Professor, Department of Water Engineering, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources

چکیده [English]

Prediction of Precipitation is very important. Regarding to the non- linear relationships and uncertainty of models, there is no superior and persuasive model among various proposed models to simulate precise precipitation and its amount. Wavelet is one of the novel and very effective methods in time series and signals analyzing, that has been considered in the field of hydrology in recent years. In this research, precipitation signal has been decomposed via selected mother wavelet, and then the resulted data are used by fitting direct equations and nero-wavelet hybrid in order to anticipate the precipitation. The mentioned method was applied in Zarringol station (Iran) to predict monthly precipitation since 1975-76 until 2007-2008 for the period of 33 years. The results showed that, by decomposing signal via wavelet, the correlation among observed and calculated data were significantly increased, and the precision of prediction was improved. So that in direct method the value of R2 is equal to 0.74 and in nero-wavelet hybrid in the best case and for 4 level decomposition the value is equal to 0.95. This shows the capability of wavelet in simplifying of signal and intensification of accuracy random data in prediction of precipitation. Moreover, the meaningless F test, verifies the mentioned object.
 
Keywords: Precipitation, prediction, Signal, Wavelet theory, Nero-wavelet hybrid, Zarringol.
 
 
 
 
 
 
Prediction of Precipitation is very important. Regarding to the non- linear relationships and uncertainty of models, there is no superior and persuasive model among various proposed models to simulate precise precipitation and its amount. Wavelet is one of the novel and very effective methods in time series and signals analyzing, that has been considered in the field of hydrology in recent years. In this research, precipitation signal has been decomposed via selected mother wavelet, and then the resulted data are used by fitting direct equations and nero-wavelet hybrid in order to anticipate the precipitation. The mentioned method was applied in Zarringol station (Iran) to predict monthly precipitation since 1975-76 until 2007-2008 for the period of 33 years. The results showed that, by decomposing signal via wavelet, the correlation among observed and calculated data were significantly increased, and the precision of prediction was improved. So that in direct method the value of R2 is equal to 0.74 and in nero-wavelet hybrid in the best case and for 4 level decomposition the value is equal to 0.95. This shows the capability of wavelet in simplifying of signal and intensification of accuracy random data in prediction of precipitation. Moreover, the meaningless F test, verifies the mentioned object.