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基于极端梯度提升算法的地震同相轴自动识别
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作者 黄建平 张若枫 +5 位作者 高睿语 李亚林 段文胜 陈飞旭 郭廷超 潘成磊 《中国石油大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期44-56,共13页
在常规地震同相轴识别方法基础上,通过引入极端梯度提升算法(XGBoost)智能化策略,并结合地震数据相邻道相似性特征,发展一种基于极端梯度提升算法的地震同相轴自动识别技术方法。在编程实现方法的基础上,通过简单层状模型和复杂Marmous... 在常规地震同相轴识别方法基础上,通过引入极端梯度提升算法(XGBoost)智能化策略,并结合地震数据相邻道相似性特征,发展一种基于极端梯度提升算法的地震同相轴自动识别技术方法。在编程实现方法的基础上,通过简单层状模型和复杂Marmousi模型模拟的记录进行测试,验证方法的正确性。对含噪音数据和实际资料中的同相轴进行识别测试,同时进行单道对比定量分析以及不同信噪比情况下算法预测结果精度对比。结果表明:新方法对含噪数据和实际资料均具有较好的适应性;在低信噪比(-6.98 dB)情况下,同相轴的查准率仍可超过90%。 展开更多
关键词 同相轴拾取 机器学习 特征拾取 极端梯度提升算法
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基于极端梯度提升算法的山洪灾害临界雨量计算模型
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作者 李福晨 桑国庆 孙元森 《济南大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2024年第4期391-398,共8页
针对无资料区域山洪灾害临界雨量计算的难题,以山东省五莲县45个山丘区小流域沿河村落为研究对象,开展基于机器学习的山洪灾害临界雨量计算模型研究;基于水文水力学法结合现场调研确定各村落成灾水位及临界流量,通过水文模型计算产汇流... 针对无资料区域山洪灾害临界雨量计算的难题,以山东省五莲县45个山丘区小流域沿河村落为研究对象,开展基于机器学习的山洪灾害临界雨量计算模型研究;基于水文水力学法结合现场调研确定各村落成灾水位及临界流量,通过水文模型计算产汇流得到洪水过程,采用试算法计算临界雨量;选取水文、下垫面、沿河村落等相关特征参数及临界雨量计算结果作为训练参数,构建基于极端梯度提升算法的不同预警时段临界雨量预估模型,并采用平均绝对误差和决定系数进行模型精度评估。结果表明:该模型计算的各预警时段临界雨量的平均绝对误差分别为4.56、 6.68、 7.11,决定系数分别为0.955、 0.967、 0.973,预测精度较高,能够满足无资料地区山洪预警工作的应用需求。 展开更多
关键词 山洪灾害 临界雨量 极端梯度提升算法 预警指标 五莲县
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基于极端梯度提升算法的重庆市暴雨灾害风险评估
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作者 谢涛 余亮 +1 位作者 周浩 秦文思 《气象科学》 2024年第6期1140-1153,共14页
因其独特的地理位置与气候,重庆市暴雨灾害频发,对其开展暴雨灾害风险评估与区划十分必要。本文利用暴雨过程强度影响因素、孕灾环境影响因素与承灾体暴露度等数据,结合专家打分得到的指标权重获得致灾危险性与承灾体受灾风险性指数,以... 因其独特的地理位置与气候,重庆市暴雨灾害频发,对其开展暴雨灾害风险评估与区划十分必要。本文利用暴雨过程强度影响因素、孕灾环境影响因素与承灾体暴露度等数据,结合专家打分得到的指标权重获得致灾危险性与承灾体受灾风险性指数,以此构建样本集。基于随机森林(Random Forest, RF)、自适应提升(Adaptive Boosting, AdaBoost)、极端梯度提升(eXtreme Gradient Boosting, XGBoost)、梯度提升回归(Gradient Boosting Regression, GBR)、支持向量回归(Support Vector Regression, SVR)、线性回归(Linear Regression, LR)算法分别进行预测。结果显示,XGBoost算法以最低的平均相对误差值(Mean Relative Error, MRE)1.950%、均方根误差值(Root Mean Square Error, RMSE)0.028,以及最高的相关性值(R-squared,R2)0.896,成为最优算法(以暴雨致灾危险性预测结果为例)。在单场暴雨灾害风险评估中,在缺少暴雨过程持续天数数据的情况下,XGBoost算法仍为最优算法,其预测的MRE值与RMSE值分别为2.066%、0.030,R^(2)值为0.885,利用XGBoost算法在评估区划中划分的各等级受灾风险区域与实际受灾区域基本保持一致,表明XGBoost算法在缺少部分数据的情况下,仍能高效准确地进行评估。 展开更多
关键词 暴雨灾害风险评估 致灾危险性指数 受灾风险性指数 极端梯度提升算法
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基于极端梯度提升算法的西安市逐小时PM_(2.5)浓度预报研究 被引量:1
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作者 张煦庭 刘慧 +5 位作者 刘瑞芳 巨菲 刘嘉慧敏 高星星 黄少妮 王楠 《气象与环境学报》 2023年第1期44-54,共11页
利用西安市2016-2021年逐小时PM_(2.5)浓度监测数据和气象观测数据,基于极端梯度提升机器学习算法模型(extreme Gradient Boosting,XGBoost),选择气象因子和时间因子作为特征变量,对西安市逐小时PM_(2.5)浓度进行预报试验。结果表明:西... 利用西安市2016-2021年逐小时PM_(2.5)浓度监测数据和气象观测数据,基于极端梯度提升机器学习算法模型(extreme Gradient Boosting,XGBoost),选择气象因子和时间因子作为特征变量,对西安市逐小时PM_(2.5)浓度进行预报试验。结果表明:西安市PM_(2.5)浓度与平均气温和能见度显著负相关,冬季PM_(2.5)浓度与相对湿度和露点温度显著正相关,偏东风更易诱发重污染天气。西安市12月底至翌年1月初空气污染频发,但PM_(2.5)浓度总体逐年降低。冬季PM_(2.5)浓度的双峰形日变化最明显,最高值分别出现在凌晨和11时。西安市PM_(2.5)浓度变化存在“周末效应”。模型能够较为真实地反映PM_(2.5)浓度量级和演变趋势的变化,预报值与实况值之间的决定系数为0.77、平均绝对误差为12.79μg·m-3、均方根误差为18.68μg·m-3。模型秋冬季表现较为稳定,预报效果优于春夏季,但对极端峰值存在低估。模型具有较好的可解释性,能见度特征变量的影响最大,露点温度、相对湿度、平均气温和海平面气压等特征变量的重要性依次减弱,时间因子特征变量对模型也有一定影响。与其他统计模型及机器学习模型相比,模型有更高的预报精度和效率。 展开更多
关键词 PM_(2.5)浓度 极端梯度提升算法 机器学习 气象因子 预报
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基于极端梯度提升算法的空调系统故障诊断自适应模型 被引量:3
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作者 何金凝 徐廷喜 +2 位作者 黄巍 晋欣桥 杜志敏 《制冷技术》 2022年第2期25-31,38,共8页
本文提出了一种基于极端梯度提升(eXtreme Gradient Boosting,XGBoost)算法的数据中心空调系统的故障诊断自适应模型。首先构建了串联式集成学习的XGBoost诊断模型,考虑到实际诊断中会出现跨工况、跨故障程度和种类的新数据,提出了利用... 本文提出了一种基于极端梯度提升(eXtreme Gradient Boosting,XGBoost)算法的数据中心空调系统的故障诊断自适应模型。首先构建了串联式集成学习的XGBoost诊断模型,考虑到实际诊断中会出现跨工况、跨故障程度和种类的新数据,提出了利用数据价值评定函数对数据集进行更新,在此基础上只需更新模型的相应局部分支就能实现模型的更新。结果表明:XGBoost模型对验证集的准确率高达99.83%,但对跨工况和跨故障的新数据诊断效果较差;通过数据价值评定函数对数据集和模型更新后,新模型的诊断准确率提升至99%。因此本文提出的故障诊断方法具有较强的自适应特性,能够实现数据集自主更新和模型迭代更新。 展开更多
关键词 故障诊断 极端梯度提升算法 自适应 模型更新
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基于XGBoost算法构建的ICU死亡风险预测模型的系统评价
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作者 张黄鑫 周微微 +2 位作者 刘兰 韦皓 刘梦婕 《中国医疗设备》 2024年第10期111-119,138,共10页
目的系统评价基于极端梯度提升(eXtreme Gradient Boosting,XGBoost)算法构建的重症加强护理病房(Intensive Care Unit,ICU)死亡风险预测模型的研究现况。方法检索知网、万方、维普、PubMed、Embase、Web of Science、Scopus数据库,搜... 目的系统评价基于极端梯度提升(eXtreme Gradient Boosting,XGBoost)算法构建的重症加强护理病房(Intensive Care Unit,ICU)死亡风险预测模型的研究现况。方法检索知网、万方、维普、PubMed、Embase、Web of Science、Scopus数据库,搜集有关基于XGBoost算法构建的ICU死亡风险预测模型的研究,检索时限均为建库至2023年2月18日。由2名研究者独立筛选文献,提取资料并评价纳入研究的偏倚风险后,进行定性系统评价。结果共纳入12篇文献,纳入模型的受试者工作特征曲线下面积为0.750~0.941。10篇文献适用性较好,其余2篇文献适用性不清楚。12篇文献均存在高偏倚风险,偏倚主要来自于不合适的研究数据来源、研究对象的纳排标准不清晰、预测因子定义与评估不一致、基于单因素分析法筛选预测因子、缺乏完善的模型性能评估等。结论现有基于XGBoost算法构建的ICU死亡风险预测模型具有较好的区分度,但其临床预测的准确性还尚不明确。未来还需进一步完善相关研究设计,避免研究中的各类偏倚风险,加强模型的外部验证,确保模型在临床实践中的可行性及有效性。 展开更多
关键词 极端梯度提升算法 重症加强护理病房 死亡风险预测模型 机器学习 系统评价 预测模型偏倚风险评估工具
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冷轧带材多通道板形并行预报方法
7
作者 段伯伟 王东城 +1 位作者 徐扬欢 刘宏民 《中国机械工程》 北大核心 2025年第3期558-569,共12页
采用集成学习方法研究了一种精度高、泛化能力强的冷轧带材板形预报方法。以工业大数据为基础构建模型训练所需的数据集具有数据规模大、板形多样化程度高的特点。根据轧机与板形仪间的相对位置进行时间滞后补偿处理,消除数据之间的时... 采用集成学习方法研究了一种精度高、泛化能力强的冷轧带材板形预报方法。以工业大数据为基础构建模型训练所需的数据集具有数据规模大、板形多样化程度高的特点。根据轧机与板形仪间的相对位置进行时间滞后补偿处理,消除数据之间的时间不同步。利用数据挖掘技术中的孤立森林算法对数据中的异常点进行清洗,提高了训练数据质量和模型性能。基于极端梯度提升算法搭建多通道板形并行预报架构,利用处理后生产数据对此架构进行训练,得到冷轧带材板形预报模型(CCFD_M)。以模型CCFD_M为基础,提出板形通道优化算法消除预报结果的“伪板形”问题,得到实用版冷轧带材板形预报模型CCFD_OM。经测试集验证,模型CCFD_OM的预报误差指标MAE(平均绝对误差)和RMSE(均方根误差)分别达到0.4044I和0.6816I,拟合性能指标R~2达到了0.83,能够满足实际生产要求。 展开更多
关键词 冷轧带材 板形预报 时间滞后补偿 孤立森林算法 极端梯度提升算法
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基于WOA-XGBoost的糖尿病肾病诊断模型
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作者 穆云祥 于金玉 《计算机与数字工程》 2025年第1期36-38,共3页
论文利用鲸鱼优化的XGBoos(t极端梯度提升)算法建立了一个辅助诊断糖尿病肾病的模型,利用患者的生化指标数据诊断糖尿病肾病,这将极大减轻患者的痛苦,节约大量的医疗资源。论文先是构建了七个基础模型对糖尿病肾病进行分类,选出表现最好... 论文利用鲸鱼优化的XGBoos(t极端梯度提升)算法建立了一个辅助诊断糖尿病肾病的模型,利用患者的生化指标数据诊断糖尿病肾病,这将极大减轻患者的痛苦,节约大量的医疗资源。论文先是构建了七个基础模型对糖尿病肾病进行分类,选出表现最好的XGBoost模型,再用鲸鱼算法对其进行优化调参,然后把最优参数带回XGBoost构建出最终的糖尿病肾病分类模型,最后对模型进行评价。该模型在糖尿病肾病的分类上表现优秀,可以对医生的诊断起到一定的辅助作用。 展开更多
关键词 糖尿病肾病 极端梯度提升算法 鲸鱼算法
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基于斜回归树及其集成算法的静态电压稳定规则提取 被引量:8
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作者 贾宏阳 侯庆春 +2 位作者 刘羽霄 张宁 范越 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2022年第1期51-59,共9页
可再生能源渗透率的增加给电力系统安全稳定运行带来持续性的挑战,传统方法分析系统稳定性、控制电网稳定运行变得愈加困难。针对这一难题,提出了内嵌安全稳定约束的电力系统优化运行框架以及用于电力系统安全稳定规则提取的斜回归树及... 可再生能源渗透率的增加给电力系统安全稳定运行带来持续性的挑战,传统方法分析系统稳定性、控制电网稳定运行变得愈加困难。针对这一难题,提出了内嵌安全稳定约束的电力系统优化运行框架以及用于电力系统安全稳定规则提取的斜回归树及其集成算法。该算法首先优化斜划分系数以训练单棵斜回归树,然后利用boosting思想集成斜回归树,并通过正则化方法保证树的稀疏度,增强算法的可解释性。相比神经网络等黑箱模型,文中提出的方法能够提取显式安全稳定规则,为内嵌安全稳定约束的电力系统优化运行奠定了基础。最后,以静态电压稳定问题为例验证算法的有效性,算例验证结果表明所提算法具有良好的可解释性、较强的表示能力和较高的集成效率。 展开更多
关键词 静态电压稳定 高比例可再生能源 集成学习 斜回归树 极端梯度提升算法
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XGBoost算法在二分类非平衡高维数据分析中的应用 被引量:5
10
作者 卢娅欣 黄月 李康 《中国卫生统计》 CSCD 北大核心 2021年第1期21-24,共4页
目的探讨XGBoost算法在二分类高维非平衡数据中的分类判别效果。方法通过模拟实验及真实代谢组学数据分析,对XGBoost、随机森林、支持向量机、随机欠采样以及随机梯度提升树共五种方法进行比较。结果模拟实验显示,XGBoost算法在数据非... 目的探讨XGBoost算法在二分类高维非平衡数据中的分类判别效果。方法通过模拟实验及真实代谢组学数据分析,对XGBoost、随机森林、支持向量机、随机欠采样以及随机梯度提升树共五种方法进行比较。结果模拟实验显示,XGBoost算法在数据非平衡较明显时,在各种实验条件下均优于或不劣于其他四种算法,在数据类别趋于平衡的情况下也同样具有较好的分类效果,且对噪声变量具有一定的抗干扰能力。实例分析显示,与其他四种算法相比,XGBoost算法的分类性能最优,且在保证分类效果的基础上具有更快的运算速度。结论 XGBoost算法适用于非平衡高维数据的判别分析,值得研究。 展开更多
关键词 极端梯度提升算法 高维组学数据 分类判别
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基于改进XGBoost算法的船舶事故风险与类型预测 被引量:3
11
作者 王清斌 王文亮 赵睿 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期3227-3234,共8页
为科学合理地对船舶进行安全管理,就船舶安全问题的特点,建立带有海洋气象特征的事故数据集。针对数据类别不均衡问题,在比较多种机器学习算法后,用具有代价敏感的损失函数改进XGBoost算法求解。结果表明:改进后的模型AUC值和预测正确... 为科学合理地对船舶进行安全管理,就船舶安全问题的特点,建立带有海洋气象特征的事故数据集。针对数据类别不均衡问题,在比较多种机器学习算法后,用具有代价敏感的损失函数改进XGBoost算法求解。结果表明:改进后的模型AUC值和预测正确率有了明显提高,可达0.7085和81.51%。相比于其他方法,模型的可解释更高,能更好地揭示风险因素与船舶风险之间的交互关系。最后,对提取到的载重吨、航行海域和船员数等重要风险因素进行偏依赖关系分析,针对性地提出管理意见并通过实例加以说明,为航运公司及海事局等相关组织提供决策参考。 展开更多
关键词 安全工程 风险预测 机器学习 海上风险 极端梯度提升算法
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基于XGBoost算法模型的风电机组齿轮箱输出轴故障监测与预警系统 被引量:4
12
作者 汪健冬 刘广臣 +3 位作者 赵娟娟 杨秋莲 付恩强 黄文广 《电力大数据》 2021年第6期18-26,共9页
利用风电机组多维度历史大数据探讨齿轮箱输出轴常见故障预测性预警及故障原因分析的方法。首先,基于齿轮箱输出轴正常运作状态的SCADA运维大数据,在特征工程步骤中使用多种算法模型根据变量的重要性进行排名,保留重要性较高的变量,从... 利用风电机组多维度历史大数据探讨齿轮箱输出轴常见故障预测性预警及故障原因分析的方法。首先,基于齿轮箱输出轴正常运作状态的SCADA运维大数据,在特征工程步骤中使用多种算法模型根据变量的重要性进行排名,保留重要性较高的变量,从而达到降维效果;其次,采用XGBoost算法建立故障监测模型,选取了随机森林、CatBoost、LightGBM等多个算法模型作为对照算法,从均方误差(MSE),调整的可决系数(拟合优度)等多个评价指标进行综合评价;最后,筛选风电机组在故障状态下的数据进行多次对照实验设置残差阈值和最佳均值时间窗大小,确定故障预警方案。结果显示,XGBoost算法预测齿轮箱输出轴温度的效果最佳。本文提出的模型系统能够提前对齿轮箱输出轴故障进行预警,提升风电场能源持续输出效率。 展开更多
关键词 风电机组 极端梯度提升算法 故障监测 时间窗 预警系统
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基于XGBoost算法的胶凝砂砾石劈拉强度预测分析 被引量:3
13
作者 郭磊 李泽宣 +2 位作者 田青青 郭利霞 高航 《建筑材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期378-382,388,共6页
将水泥质量浓度、砂率、水胶比和粉煤灰质量浓度设为输入变量,28 d劈拉强度设为输出变量,用极端梯度提升树(XGBoost)算法对胶凝砂砾石(CSG)的劈拉强度进行预测,并与随机森林(RF)算法的预测结果进行对比,以决策系数(R^(2))、均方根误差(R... 将水泥质量浓度、砂率、水胶比和粉煤灰质量浓度设为输入变量,28 d劈拉强度设为输出变量,用极端梯度提升树(XGBoost)算法对胶凝砂砾石(CSG)的劈拉强度进行预测,并与随机森林(RF)算法的预测结果进行对比,以决策系数(R^(2))、均方根误差(RMSE)、平均绝对误差(MAE)和平均百分比误差(MAPE)作为评估标准对2种算法进行对比分析.结果表明:XGBoost算法的R2为0.968 1,具有高度的预测准确性;相比表现良好的RF算法,XGBoost算法测试集的RMSE和MAE均降低了0.003, MAPE降低了0.32%,表明XGBoost算法能够对CSG劈拉强度进行更为精准的预测. 展开更多
关键词 极端梯度提升算法 随机森林算法 强度预测 胶凝砂砾石 劈拉强度
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基于改进XGBoost的带式输送机驱动系统健康状态评估研究 被引量:1
14
作者 桂彬彬 周建平 +2 位作者 万晓静 肖鹿 周志超 《煤炭技术》 CAS 2024年第8期230-234,共5页
针对现有的带式输送机驱动系统健康状态评估方法存在数据分布不均衡、评估指标过多存在冗余性,以及采用单一算法寻找全局最优能力较弱等问题,提出一种基于改进粒子群优化算法(IPSO)优化极端梯度提升算法(IPSO-XGBoost)的带式输送机驱动... 针对现有的带式输送机驱动系统健康状态评估方法存在数据分布不均衡、评估指标过多存在冗余性,以及采用单一算法寻找全局最优能力较弱等问题,提出一种基于改进粒子群优化算法(IPSO)优化极端梯度提升算法(IPSO-XGBoost)的带式输送机驱动系统驱动系统健康状态评估方法。通过综合相关系数表征带式输送机驱动系统监测参数之间的相关关系,进而选择合适健康状态评估的指标,通过IPSO算法寻找XGBoost模型的最优参数配置,并将最优参数自动输入XGBoost评估模型进行训练,实现了对带式数据驱动系统健康状态评估。通过实验结果表明所提出的模型能够准确评估带式输送机驱动系统的健康状态。 展开更多
关键词 带式输送机 驱动系统 综合相关系数 粒子群优化算法 极端梯度提升算法 健康状态评估
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基于PCA-WOA-XGBoost的露天矿山爆破振动峰值振速预测
15
作者 张文涛 汪海波 +4 位作者 高朋飞 王梦想 吕闹 杨帆 程兵 《工程爆破》 CSCD 北大核心 2024年第6期155-167,177,共14页
为提高爆破振动峰值振速预测的精度,提出了一种主成分分析(PCA)特征降维条件下,基于鲸鱼算法(WOA)优化极端梯度提升算法(PCA-WOA-XGBoost)的爆破振动峰值振速预测模型。以长九露天建材矿开采爆破振动监测数据为依据,首先利用主成分分析... 为提高爆破振动峰值振速预测的精度,提出了一种主成分分析(PCA)特征降维条件下,基于鲸鱼算法(WOA)优化极端梯度提升算法(PCA-WOA-XGBoost)的爆破振动峰值振速预测模型。以长九露天建材矿开采爆破振动监测数据为依据,首先利用主成分分析对11个峰值振速影响因素降维处理得到4个主成分,计算主成分的得分作为预测模型输入特征,然后使用鲸鱼算法对极端梯度提升算法的超参数进行寻优,将最优超参数输入到预测模型中进行训练、测试和评估。结果表明:使用主成分分析对初始特征降维处理能有效减少信息冗余,提升预测准确度;使用鲸鱼优化算法对XGBoost算法初始超参数进行寻优,改善了人工选择超参数导致模型过拟合的问题;PCA-WOA-XGBoost模型预测结果的平均绝对相对误差为14.59%,在7种预测模型中最低,具有更高的预测精度,给多因素影响下爆破振动峰值振速预测提供了参考。 展开更多
关键词 PPV预测 极端梯度提升算法 主成分分析 鲸鱼优化算法
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基于BO-XGBoost-Tree的集装箱码头集卡周转时间长时预测
16
作者 李娜 汪坪垚 +2 位作者 杨惠云 盛昊天 靳志宏 《运筹与管理》 CSSCI CSCD 北大核心 2024年第10期216-223,共8页
外集卡在港周转时间预测,尤其是较长时期的准确预测,对调节集卡平稳到达和改善集卡公司车辆调度管理具有重要作用。本文基于极限梯度提升决策树(eXtreme Gradient Boosting-decision Tree,XGBoost-Tree)提出了集卡周转时间的长期预测方... 外集卡在港周转时间预测,尤其是较长时期的准确预测,对调节集卡平稳到达和改善集卡公司车辆调度管理具有重要作用。本文基于极限梯度提升决策树(eXtreme Gradient Boosting-decision Tree,XGBoost-Tree)提出了集卡周转时间的长期预测方法。为了提高训练过程中的收敛速度,使用贝叶斯优化(Bayesian optimization,BO)来搜索超参数的全局优化组合。应用前期研究未提到的新输入特征预测小时的集卡周转时间,包含小时的集卡平均周转时间、作业类型和港内作业量。研究表明,XGBoost-Tree优于XGBoost-Linear、随机森林(Random Forest,RF)、支持向量机回归(Support Vector Regression,SVR)、循环神经网络(Recurrent Neural Network,RNN)和长短期记忆网络(Long-Short Term Memory,LSTM),预测准确率分别提高了7.0%(进口空箱)、0.8%(进口重箱)、13.44%(出口重箱)和9.8%(混合作业)。敏感性分析的结果揭示了在预测模型中考虑小时平均周转时间、作业类型和港内作业量具有重要意义。 展开更多
关键词 集装箱码头 集卡周转时间 极端梯度提升算法 贝叶斯优化
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结合遥感林龄因子的亚热带森林蓄积量估算方法 被引量:6
17
作者 周小成 黄婷婷 +4 位作者 李媛 肖祥希 朱洪如 陈芸芝 冯芝淸 《林业科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期88-99,共12页
【目的】应用XGBoost算法建立包含林龄的遥感因子-蓄积量模型,评价遥感估算的林龄因子与遥感因子相结合提高森林蓄积量估算精度的有效性,为实现高效、快速、精准的大范围森林蓄积量估算提供一种新的思路和方法。【方法】以福建省将乐县... 【目的】应用XGBoost算法建立包含林龄的遥感因子-蓄积量模型,评价遥感估算的林龄因子与遥感因子相结合提高森林蓄积量估算精度的有效性,为实现高效、快速、精准的大范围森林蓄积量估算提供一种新的思路和方法。【方法】以福建省将乐县为研究示范区,首先,基于1987—2016年时序Landsat影像,采用LandTrendr森林干扰与恢复监测算法监测年度林分更替干扰并估算干扰区林龄;然后,基于GF-1号影像光谱、纹理、地形等特征,采用递归特征消除的随机森林算法(RFE-RF)估算非干扰区林龄;在此基础上,结合GF-1影像光谱、纹理因子和森林资源二类调查小班实测蓄积量数据,采用极端梯度提升算法估算研究区森林蓄积量。对比有无林龄因子的森林蓄积量估算精度,进一步验证遥感林龄因子对提高森林蓄积量估算精度的重要性。【结果】采用LandTrendr森林干扰与恢复监测算法获得的干扰区林分林龄误差仅1~2年,林龄估算精度明显优于传统利用遥感因子估算的林龄精度(误差4~12年)。仅采用常规遥感因子估算森林蓄积量时,XGBoost模型决定系数(R^(2))为0.59,平均均方根误差(RMSE)为30.72 m^(3)·hm^(-2),相对均方根误差(rRMSE)为16.46%;加入林龄因子后,模型R^(2)提高至0.73,平均RMSE减少至23.73 m^(3)·hm^(-2),rRMSE为13.26%,森林蓄积量估算平均总体精度约提高10.4%,达84.4%。【结论】相比仅采用常规遥感因子估算森林蓄积量,应用XGBoost算法建立包含林龄的遥感因子-蓄积量模型,其估算精度接近森林资源调查相关规定要求,可为大范围亚热带森林资源快速调查评估提供重要技术支持。 展开更多
关键词 森林蓄积量 林龄 时序遥感 递归特征消除的随机森林 极端梯度提升算法
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基于XGBoost的隧道掘进机操作参数智能决策系统设计 被引量:8
18
作者 王飞 龚国芳 +1 位作者 段理文 秦永峰 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期633-641,共9页
为了实现隧道施工的同质化,提出基于极端梯度提升算法(XGBoost)预测模型的隧道掘进机(TBM)操作参数的智能决策方法.定义场操作系数指数(FOI)作为替代传统场切深指数(FPI)的围岩级别特征参数,使用XGBoost算法建立预测模型以实现对FOI的预... 为了实现隧道施工的同质化,提出基于极端梯度提升算法(XGBoost)预测模型的隧道掘进机(TBM)操作参数的智能决策方法.定义场操作系数指数(FOI)作为替代传统场切深指数(FPI)的围岩级别特征参数,使用XGBoost算法建立预测模型以实现对FOI的预测,对围岩级别进行预测、判断.通过对优秀司机在特定FOI下TBM操作参数的选择,建立专家模型实现FOI与特定TBM操作参数的关联,实现TBM操作参数的智能决策.使用引松工程的现场数据进行对比实验,结果表明,设计的TBM操作参数的智能决策系统能够实现对优秀的TBM司机操作参数决策的复现,相比于以FPI为特征参数的传统智能决策系统,新系统的推进速度和刀盘转速两部分的平均相对误差分别下降8.84%和7.97%. 展开更多
关键词 隧道掘进机(TBM) 智能决策 场操作系数指数(FOI) 极端梯度提升算法(XGBoost) 预测
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基于GRU和XGBoost的矿压显现规律预测 被引量:6
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作者 柴敬 刘义龙 +2 位作者 王安义 屈世甲 欧阳一博 《工矿自动化》 北大核心 2022年第1期91-97,共7页
采用光纤传感器监测的光纤频移值对矿压显现规律进行表征的过程中,传感器采集的数据存在缺失现象,无法准确预测矿压显现规律。针对该问题,以千秋煤矿为工程背景,在假设光纤下半部分数据丢失的前提下,引入GRU(门控循环单元)和LSTM(长短... 采用光纤传感器监测的光纤频移值对矿压显现规律进行表征的过程中,传感器采集的数据存在缺失现象,无法准确预测矿压显现规律。针对该问题,以千秋煤矿为工程背景,在假设光纤下半部分数据丢失的前提下,引入GRU(门控循环单元)和LSTM(长短期记忆网络)2种预测模型,对缺失的光纤频移值进行对比预测,得出GRU模型的收敛速度优于LSTM模型的收敛速度,说明基于GRU模型的缺失值处理方法较优。将原始完整的光纤频移值转换为可表征矿压显现位置的光纤平均频移变化度,引入XGBoost(极端梯度提升)模型和BP神经网络模型进行对比预测,XGBoost模型能准确预测出测试集中所有出现“尖峰”的位置,而BP神经网络模型只预测出2处“尖峰”位置,说明XGBoost模型的预测效果优于BP神经网络模型的预测效果。将预测出的光纤频移缺失值替换至缺失位置,形成“完整”光纤频移值数据,将该数据转换为光纤平均频移变化度后,采用XGBoost模型进行预测。验证结果表明:LSTM模型及GRU模型均可准确预测出光纤下半部分的数据,且GRU模型准确性较LSTM模型准确性高;使用XGBoost可准确预测出测试集中出现的周期来压;通过GRU模型预测出的缺失数据经整合至缺失位置后,使用XGBoost模型仍可进行有效的矿压预测。 展开更多
关键词 矿压显现规律 极端梯度提升算法 XGBoost GRU 光纤频移值 光纤平均频移变化度
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基于逐步回归的XGboost方法的森林蓄积量估测 被引量:12
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作者 黄宇玲 吴达胜 方陆明 《中南林业科技大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第6期72-80,共9页
【目的】森林蓄积量是反映森林资源总规模和水平的基本林分调查因子之一,也是衡量森林资源丰富程度和森林生态环境优劣的重要依据。为探索更优的森林蓄积量建模和估测方法,以期为林业科学中森林蓄积量的估测研究提供新的方法与思路。【... 【目的】森林蓄积量是反映森林资源总规模和水平的基本林分调查因子之一,也是衡量森林资源丰富程度和森林生态环境优劣的重要依据。为探索更优的森林蓄积量建模和估测方法,以期为林业科学中森林蓄积量的估测研究提供新的方法与思路。【方法】以浙江省龙泉市为研究区,以单位蓄积量(m3/mu)为研究对象,集成森林资源二类调查数据、高分二号遥感影像数据、数字高程模型(DEM)数据。通过逐步回归特征选择方法选取与蓄积量相关的自变量因子,在不区分树种的情况下,利用极端梯度提升(eXtreme gradient boosting,XGboost)方法、决策树梯度提升(Light generalized boosted regression models,LGBM)方法和梯度提升(Gradient boosting)方法分别建立蓄积量估测模型。然后,基于区分针叶林、阔叶林、针阔混交林的情况下,用XGboost方法再次建立蓄积量估测模型,并与未区分树种情况下的估测结果进行对比。采用十折交叉验证法对模型性能指标进行检验。【结果】在不区分树种的情况下,XGboost呈现了最佳的效果,优于LGBM方法和Gradient boosting方法,其建模精度为89.65%,估测精度为83.19%。在区分树种结构下,XGboost方法的建模精度(89.31%)与不区分树种情况下没有明显区别,但估测精度(84.5%)有一定提升,其中针叶林的效果最好。【结论】逐步回归特征选择方法结合XGboost方法能够取得最好的森林蓄积量估测效果,区分树种能够在一定程度上提高模型的泛化能力。XGboost方法在实践中使用方便,提供了在短时间内估测森林蓄积量的可能性,从而为森林蓄积量的估测提供了新的方法。 展开更多
关键词 极端梯度提升算法 决策树梯度提升算法 梯度提升算法 森林蓄积量 高分二号
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