Interpretable spatio-temporal attention LSTM model for flood forecasting

计算机科学 人工智能 大洪水 机器学习 模式识别(心理学) 地理 考古
作者
Yukai Ding,Yuelong Zhu,Jun Feng,Pengcheng Zhang,Zirun Cheng
出处
期刊:Neurocomputing [Elsevier]
卷期号:403: 348-359 被引量:102
标识
DOI:10.1016/j.neucom.2020.04.110
摘要

Abstract Modeling interpretable artificial intelligence (AI) for flood forecasting represents a serious challenge: both accuracy and interpretability are indispensable. Because of the uncertainty and nonlinearity of flood, existing hydrological solutions always achieve low prediction robustness while machine learning (ML) approaches neglect the physical interpretability of models. In this paper, we focus on the need for flood forecasting and propose an interpretable Spatio-Temporal Attention Long Short Term Memory model (STA-LSTM) based on LSTM and attention mechanism. We use dynamic attention mechanism and LSTM to build model, Max-Min method to normalize data, variable control method to select hyperparameters, and Adam algorithm to train the model. Emphasis is placed on the visualization and interpretation of attention weights. Experiment results on three small and medium basins in China suggest that the proposed STA-LSTM model outperforms Historical Average (HA), Fully Connected Network (FCN), Convolutional Neural Networks (CNN), Graph Convolutional Networks (GCN), original LSTM (LSTM), spatial attention LSTM (SA-LSTM), and temporal attention LSTM (TA-LSTM) in most cases. Visualization and interpretation of spatial and temporal attention weights reflect the reasonability of the proposed attention-based model.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
滴滴哒要毕业完成签到,获得积分10
刚刚
乐昂完成签到,获得积分10
刚刚
1秒前
瘦瘦乌龟发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
1秒前
yenist发布了新的文献求助100
2秒前
Owen应助一二三四采纳,获得10
2秒前
2秒前
3秒前
3秒前
3秒前
linxm7发布了新的文献求助10
3秒前
顾矜应助自觉之云采纳,获得10
3秒前
共享精神应助自觉之云采纳,获得10
3秒前
杳鸢应助发篇Sci不过分吧采纳,获得10
4秒前
积极墨镜完成签到,获得积分10
5秒前
Rana完成签到 ,获得积分10
6秒前
1485155145完成签到,获得积分10
6秒前
林qjr完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
7秒前
研友_VZG7GZ应助拉磨的狗采纳,获得10
8秒前
8秒前
调研昵称发布了新的文献求助10
8秒前
绿蚁新醅酒呀完成签到,获得积分10
8秒前
moom发布了新的文献求助10
9秒前
happy发布了新的文献求助10
9秒前
啦熊完成签到,获得积分10
9秒前
sxy0604发布了新的文献求助10
9秒前
Mr发布了新的文献求助10
9秒前
小平完成签到,获得积分20
10秒前
10秒前
桐桐应助科研通管家采纳,获得10
10秒前
科目三应助科研通管家采纳,获得10
10秒前
ding应助科研通管家采纳,获得10
10秒前
我是老大应助科研通管家采纳,获得20
10秒前
香蕉觅云应助科研通管家采纳,获得10
10秒前
香蕉觅云应助科研通管家采纳,获得20
10秒前
zys2001mezy应助科研通管家采纳,获得10
10秒前
高分求助中
Licensing Deals in Pharmaceuticals 2019-2024 3000
Effect of reactor temperature on FCC yield 2000
Very-high-order BVD Schemes Using β-variable THINC Method 1020
Impiego dell’associazione acetazolamide/pentossifillina nel trattamento dell’ipoacusia improvvisa idiopatica in pazienti affetti da glaucoma cronico 900
PraxisRatgeber: Mantiden: Faszinierende Lauerjäger 800
錢鍾書楊絳親友書札 600
Geochemistry, 2nd Edition 地球化学经典教科书第二版,不要epub版本 431
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3296491
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2932313
关于积分的说明 8455921
捐赠科研通 2604785
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1421981
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 661263
邀请新用户注册赠送积分活动 644273