Comparative analysis of surface water quality prediction performance and identification of key water parameters using different machine learning models based on big data

随机森林 水质 决策树 机器学习 计算机科学 钥匙(锁) 集成学习 集合预报 人工智能 数据挖掘 预测建模 生态学 计算机安全 生物
作者
Kangyang Chen,Hexia Chen,Chuanlong Zhou,Yichao Huang,Xiangyang Qi,Rongxi Shen,Fengrui Liu,Min Zuo,Xinyi Zou,Jinfeng Wang,Yan Zhang,Da Chen,Xingguo Chen,Yongfeng Deng,Hongqiang Ren
出处
期刊:Water Research [Elsevier]
卷期号:171: 115454-115454 被引量:296
标识
DOI:10.1016/j.watres.2019.115454
摘要

The water quality prediction performance of machine learning models may be not only dependent on the models, but also dependent on the parameters in data set chosen for training the learning models. Moreover, the key water parameters should also be identified by the learning models, in order to further reduce prediction costs and improve prediction efficiency. Here we endeavored for the first time to compare the water quality prediction performance of 10 learning models (7 traditional and 3 ensemble models) using big data (33,612 observations) from the major rivers and lakes in China from 2012 to 2018, based on the precision, recall, F1-score, weighted F1-score, and explore the potential key water parameters for future model prediction. Our results showed that the bigger data could improve the performance of learning models in prediction of water quality. Compared to other 7 models, decision tree (DT), random forest (RF) and deep cascade forest (DCF) trained by data sets of pH, DO, CODMn, and NH3-N had significantly better performance in prediction of all 6 Levels of water quality recommended by Chinese government. Moreover, two key water parameter sets (DO, CODMn, and NH3-N; CODMn, and NH3-N) were identified and validated by DT, RF and DCF to be high specificities for perdition water quality. Therefore, DT, RF and DCF with selected key water parameters could be prioritized for future water quality monitoring and providing timely water quality warning.
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
善学以致用应助林贞宝宝采纳,获得10
1秒前
啦啦啦啦完成签到,获得积分10
2秒前
干净松完成签到,获得积分10
3秒前
111完成签到,获得积分10
3秒前
YYJ完成签到,获得积分20
8秒前
10秒前
100完成签到,获得积分10
11秒前
66完成签到 ,获得积分10
11秒前
拓跋幻枫完成签到,获得积分10
12秒前
15秒前
yehata发布了新的文献求助30
15秒前
Owen应助ademwy采纳,获得10
17秒前
ximomm完成签到,获得积分10
18秒前
冷静的夏槐关注了科研通微信公众号
18秒前
20秒前
完美世界应助陈曦采纳,获得10
21秒前
欣喜晓夏发布了新的文献求助10
21秒前
22秒前
拜无忧完成签到,获得积分10
23秒前
Lmyznl完成签到 ,获得积分10
23秒前
潇洒的诗桃应助yayaya采纳,获得20
26秒前
26秒前
26秒前
27秒前
西西弗斯完成签到,获得积分20
28秒前
yile完成签到,获得积分10
29秒前
29秒前
泥巴象发布了新的文献求助10
29秒前
lhnee发布了新的文献求助10
31秒前
Hh完成签到,获得积分10
32秒前
哈哈完成签到,获得积分10
32秒前
西西弗斯发布了新的文献求助10
32秒前
33秒前
34秒前
科研顺完成签到 ,获得积分10
34秒前
34秒前
ademwy发布了新的文献求助10
35秒前
零立方完成签到 ,获得积分10
37秒前
山鸟与鱼不同路完成签到 ,获得积分10
40秒前
李海平完成签到 ,获得积分10
40秒前
高分求助中
Evolution 10000
ISSN 2159-8274 EISSN 2159-8290 1000
Becoming: An Introduction to Jung's Concept of Individuation 600
Ore genesis in the Zambian Copperbelt with particular reference to the northern sector of the Chambishi basin 500
A new species of Coccus (Homoptera: Coccoidea) from Malawi 500
A new species of Velataspis (Hemiptera Coccoidea Diaspididae) from tea in Assam 500
PraxisRatgeber: Mantiden: Faszinierende Lauerjäger 500
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 3162896
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2813938
关于积分的说明 7902359
捐赠科研通 2473525
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1316888
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 631545
版权声明 602187