ການປັບປຸງການຄາດຄະເນດັດຊະນີຄຸນນະພາບນ້ໍາໂດຍໃຊ້ເຄື່ອງ vector ສະຫນັບສະຫນູນທີ່ມີການວິເຄາະຄວາມອ່ອນໄຫວ

ເປັນເວລາ 25 ປີ, ກົມສິ່ງແວດລ້ອມຂອງມາເລເຊຍ (DOE) ໄດ້ຈັດຕັ້ງປະຕິບັດດັດຊະນີຄຸນນະພາບນ້ຳ (WQI) ທີ່ນຳໃຊ້ 6 ຕົວກຳນົດຄຸນນະພາບນ້ຳທີ່ສຳຄັນຄື: ອົກຊີເຈນທີ່ລະລາຍ (DO), ຄວາມຕ້ອງການອົກຊີເຈນທາງຊີວະເຄມີ (BOD), ຄວາມຕ້ອງການອົກຊີເຈນທາງເຄມີ (COD), pH, ທາດອາໂມເນຍໄນໂຕຣເຈນ (AN) ແລະທາດລະລາຍ (SS). ການວິເຄາະຄຸນນະພາບນ້ຳເປັນສ່ວນປະກອບສຳຄັນຂອງການຄຸ້ມຄອງຊັບພະຍາກອນນ້ຳ ແລະ ຕ້ອງມີການຄຸ້ມຄອງໃຫ້ຖືກຕ້ອງເພື່ອປ້ອງກັນຄວາມເສຍຫາຍທາງລະບົບນິເວດຈາກມົນລະພິດ ແລະ ຮັບປະກັນການປະຕິບັດຕາມກົດລະບຽບສິ່ງແວດລ້ອມ. ນີ້ເພີ່ມຄວາມຕ້ອງການທີ່ຈະກໍານົດວິທີການທີ່ມີປະສິດທິພາບໃນການວິເຄາະ. ຫນຶ່ງໃນສິ່ງທ້າທາຍຕົ້ນຕໍຂອງຄອມພິວເຕີ້ໃນປະຈຸບັນແມ່ນວ່າມັນຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີການຄິດໄລ່ດັດຊະນີຍ່ອຍທີ່ໃຊ້ເວລາຫຼາຍ, ສັບສົນ, ແລະຜິດພາດ. ນອກຈາກນັ້ນ, WQI ບໍ່ສາມາດຄິດໄລ່ໄດ້ຖ້າຫາກວ່າຫນຶ່ງຫຼືຫຼາຍຕົວກໍານົດການຄຸນນະພາບນ້ໍາຂາດຫາຍໄປ. ໃນການສຶກສານີ້, ວິທີການເພີ່ມປະສິດທິພາບຂອງ WQI ໄດ້ຖືກພັດທະນາສໍາລັບຄວາມສັບສົນຂອງຂະບວນການປະຈຸບັນ. ທ່າແຮງຂອງການສ້າງແບບຈໍາລອງຂໍ້ມູນ, ຄື Nu-Radial base function support vector machine (SVM) ໂດຍອີງໃສ່ 10x cross-validation, ໄດ້ຖືກພັດທະນາແລະຂຸດຄົ້ນເພື່ອປັບປຸງການຄາດຄະເນຂອງ WQI ໃນອ່າງ Langat. ການວິເຄາະຄວາມອ່ອນໄຫວທີ່ສົມບູນແບບໄດ້ຖືກປະຕິບັດພາຍໃຕ້ຫົກສະຖານະການເພື່ອກໍານົດປະສິດທິພາບຂອງຕົວແບບໃນການຄາດຄະເນ WQI. ໃນກໍລະນີທໍາອິດ, ຮູບແບບ SVM-WQI ສະແດງໃຫ້ເຫັນຄວາມສາມາດທີ່ດີເລີດໃນການເຮັດຊ້ໍາ DOE-WQI ແລະໄດ້ຮັບລະດັບສູງຂອງຜົນໄດ້ຮັບທາງສະຖິຕິ (ຄ່າສໍາປະສິດ correlation r> 0.95, ປະສິດທິພາບ Nash Sutcliffe, NSE>0.88, ດັດຊະນີຄວາມສອດຄ່ອງຂອງ Willmott, WI> 0.96). ໃນສະຖານະການທີສອງ, ຂະບວນການສ້າງແບບຈໍາລອງສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ WQI ສາມາດຄາດຄະເນໄດ້ໂດຍບໍ່ມີຕົວກໍານົດການຫົກ. ດັ່ງນັ້ນ, ພາລາມິເຕີ DO ແມ່ນປັດໃຈສໍາຄັນທີ່ສຸດໃນການກໍານົດ WQI. pH ມີຜົນກະທົບຫນ້ອຍທີ່ສຸດຕໍ່ WQI. ນອກຈາກນັ້ນ, ສະຖານະການ 3 ຫາ 6 ສະແດງໃຫ້ເຫັນປະສິດທິພາບຂອງຕົວແບບກ່ຽວກັບເວລາແລະຄ່າໃຊ້ຈ່າຍໂດຍການຫຼຸດຜ່ອນຈໍານວນຕົວແປໃນການປະສົມປະສານຂອງຕົວແບບ (r> 0.6, NSE>0.5 (ດີ), WI> 0.7 (ດີຫຼາຍ)). ຮ່ວມກັນ, ຮູບແບບດັ່ງກ່າວຈະຊ່ວຍປັບປຸງແລະເລັ່ງການຕັດສິນໃຈຂໍ້ມູນໃນການຄຸ້ມຄອງຄຸນນະພາບນ້ໍາ, ເຮັດໃຫ້ຂໍ້ມູນສາມາດເຂົ້າເຖິງໄດ້ຫຼາຍຂຶ້ນແລະມີສ່ວນຮ່ວມໂດຍບໍ່ມີການແຊກແຊງຂອງມະນຸດ.

1 ບົດແນະນຳ

ຄໍາວ່າ "ມົນລະພິດທາງນ້ໍາ" ຫມາຍເຖິງມົນລະພິດຂອງນ້ໍາຫຼາຍປະເພດ, ລວມທັງນ້ໍາຫນ້າດິນ (ມະຫາສະຫມຸດ, ທະເລສາບ, ແລະແມ່ນ້ໍາ) ແລະນ້ໍາໃຕ້ດິນ. ປັດໄຈທີ່ສໍາຄັນໃນການຂະຫຍາຍຕົວຂອງບັນຫານີ້ແມ່ນວ່າມົນລະພິດບໍ່ໄດ້ຖືກປະຕິບັດຢ່າງພຽງພໍກ່ອນທີ່ຈະປ່ອຍອອກມາໂດຍກົງຫຼືໂດຍທາງອ້ອມເຂົ້າໄປໃນນ້ໍາ. ການປ່ຽນແປງຂອງຄຸນນະພາບນ້ໍາມີຜົນກະທົບຢ່າງຫຼວງຫຼາຍບໍ່ພຽງແຕ່ຕໍ່ສະພາບແວດລ້ອມທະເລ, ແຕ່ຍັງກ່ຽວກັບການມີນ້ໍາຈືດສໍາລັບການສະຫນອງນ້ໍາສາທາລະນະແລະການກະສິກໍາ. ໃນປະເທດທີ່ກໍາລັງພັດທະນາ, ການເຕີບໂຕທາງດ້ານເສດຖະກິດຢ່າງໄວວາແມ່ນເປັນເລື່ອງທົ່ວໄປ, ແລະທຸກໆໂຄງການທີ່ສົ່ງເສີມການເຕີບໂຕນີ້ສາມາດເປັນອັນຕະລາຍຕໍ່ສິ່ງແວດລ້ອມ. ສໍາລັບການຄຸ້ມຄອງຊັບພະຍາກອນນ້ໍາໃນໄລຍະຍາວແລະການປົກປັກຮັກສາປະຊາຊົນແລະສິ່ງແວດລ້ອມ, ການຕິດຕາມແລະປະເມີນຄຸນນະພາບນ້ໍາເປັນສິ່ງຈໍາເປັນ. ດັດຊະນີຄຸນນະພາບນ້ຳ, ເຊິ່ງເອີ້ນກັນວ່າ WQI, ແມ່ນໄດ້ມາຈາກຂໍ້ມູນຄຸນນະພາບນ້ຳ ແລະ ນຳໃຊ້ເພື່ອກຳນົດສະຖານະປັດຈຸບັນຂອງຄຸນນະພາບນ້ຳຂອງແມ່ນ້ຳ. ໃນການປະເມີນລະດັບການປ່ຽນແປງຂອງຄຸນນະພາບນ້ໍາ, ຫຼາຍຕົວແປຕ້ອງໄດ້ຮັບການພິຈາລະນາ. WQI ແມ່ນດັດຊະນີທີ່ບໍ່ມີມິຕິໃດໆ. ມັນປະກອບດ້ວຍຕົວກໍານົດຄຸນນະພາບນ້ໍາສະເພາະ. WQI ສະໜອງວິທີການຈັດແບ່ງຄຸນນະພາບຂອງແຫຼ່ງນ້ຳໃນປະຫວັດສາດ ແລະປັດຈຸບັນ. ມູນຄ່າທີ່ມີຄວາມຫມາຍຂອງ WQI ສາມາດມີອິດທິພົນຕໍ່ການຕັດສິນໃຈແລະການກະທໍາຂອງຜູ້ຕັດສິນໃຈ. ໃນລະດັບ 1 ຫາ 100, ດັດຊະນີສູງກວ່າ, ຄຸນນະພາບນ້ໍາທີ່ດີກວ່າ. ໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວ, ຄຸນນະພາບນ້ຳຂອງບັນດາສະຖານີແມ່ນ້ຳທີ່ມີຄະແນນ 80 ຂຶ້ນໄປ ແມ່ນໄດ້ມາດຕະຖານຂອງແມ່ນ້ຳທີ່ສະອາດ. ຄ່າ WQI ຕ່ຳກວ່າ 40 ຖືກພິຈາລະນາວ່າເປັນການປົນເປື້ອນ, ໃນຂະນະທີ່ຄ່າ WQI ລະຫວ່າງ 40 ຫາ 80 ບົ່ງບອກວ່າຄຸນນະພາບຂອງນ້ຳມີມົນລະພິດເລັກນ້ອຍແທ້ໆ.

ໂດຍທົ່ວໄປ, ການຄິດໄລ່ WQI ຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີຊຸດຂອງການປ່ຽນແປງດັດຊະນີຍ່ອຍທີ່ມີຄວາມຍາວ, ສະລັບສັບຊ້ອນ, ແລະຄວາມຜິດພາດ. ມີປະຕິສໍາພັນທີ່ບໍ່ແມ່ນເສັ້ນທີ່ສັບສົນລະຫວ່າງ WQI ແລະຕົວກໍານົດຄຸນນະພາບນ້ໍາອື່ນໆ. ການຄິດໄລ່ WQIs ສາມາດມີຄວາມຫຍຸ້ງຍາກແລະໃຊ້ເວລາດົນເພາະວ່າ WQIs ທີ່ແຕກຕ່າງກັນໃຊ້ສູດທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ເຊິ່ງສາມາດນໍາໄປສູ່ຄວາມຜິດພາດ. ສິ່ງທ້າທາຍທີ່ສໍາຄັນອັນຫນຶ່ງແມ່ນວ່າມັນເປັນໄປບໍ່ໄດ້ທີ່ຈະຄິດໄລ່ສູດສໍາລັບ WQI ຖ້າຫນຶ່ງຫຼືຫຼາຍຕົວກໍານົດການຄຸນນະພາບນ້ໍາຫາຍໄປ. ນອກຈາກນັ້ນ, ບາງມາດຕະຖານຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີຂັ້ນຕອນການເກັບຕົວຢ່າງທີ່ໃຊ້ເວລາ, ຄົບຖ້ວນ, ເຊິ່ງຕ້ອງໄດ້ປະຕິບັດໂດຍຜູ້ຊ່ຽວຊານທີ່ໄດ້ຮັບການຝຶກອົບຮົມເພື່ອຮັບປະກັນການກວດສອບຕົວຢ່າງທີ່ຖືກຕ້ອງແລະການສະແດງຜົນ. ເຖິງວ່າຈະມີການປັບປຸງທາງດ້ານເຕັກໂນໂລຢີແລະອຸປະກອນ, ການຕິດຕາມຄຸນນະພາບນ້ໍາຂອງແມ່ນ້ໍາຊົ່ວຄາວແລະທາງກວ້າງຂອງພື້ນທີ່ໄດ້ຖືກຂັດຂວາງໂດຍຄ່າໃຊ້ຈ່າຍໃນການດໍາເນີນງານແລະການຄຸ້ມຄອງສູງ.

ການສົນທະນານີ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າບໍ່ມີວິທີການທົ່ວໂລກກ່ຽວກັບ WQI. ນີ້ເຮັດໃຫ້ຄວາມຕ້ອງການໃນການພັດທະນາວິທີການທາງເລືອກສໍາລັບການຄິດໄລ່ WQI ໃນລັກສະນະຄອມພິວເຕີທີ່ມີປະສິດທິພາບແລະຖືກຕ້ອງ. ການປັບປຸງດັ່ງກ່າວອາດຈະເປັນປະໂຫຍດສໍາລັບຜູ້ຈັດການຊັບພະຍາກອນສິ່ງແວດລ້ອມໃນການຕິດຕາມແລະປະເມີນຄຸນນະພາບນ້ໍາຂອງແມ່ນ້ໍາ. ໃນສະພາບການນີ້, ນັກຄົ້ນຄວ້າບາງຄົນໄດ້ປະສົບຜົນສໍາເລັດໃນການນໍາໃຊ້ AI ເພື່ອຄາດຄະເນ WQI; ການສ້າງແບບຈໍາລອງການຮຽນຮູ້ເຄື່ອງຈັກທີ່ອີງໃສ່ Ai ຫຼີກເວັ້ນການຄິດໄລ່ດັດຊະນີຍ່ອຍ ແລະສ້າງຜົນໄດ້ຮັບ WQI ຢ່າງໄວວາ. ສູດການຄິດໄລ່ການຮຽນຮູ້ຂອງເຄື່ອງຈັກທີ່ໃຊ້ Ai ກໍາລັງໄດ້ຮັບຄວາມນິຍົມອັນເນື່ອງມາຈາກສະຖາປັດຕະຍະກໍາທີ່ບໍ່ແມ່ນເສັ້ນ, ຄວາມສາມາດໃນການຄາດຄະເນເຫດການທີ່ສັບສົນ, ຄວາມສາມາດໃນການຈັດການຊຸດຂໍ້ມູນຂະຫນາດໃຫຍ່ລວມທັງຂໍ້ມູນທີ່ມີຂະຫນາດທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ແລະຄວາມອ່ອນໄຫວຕໍ່ກັບຂໍ້ມູນທີ່ບໍ່ຄົບຖ້ວນ. ພະລັງງານຂອງການຄາດຄະເນຂອງພວກເຂົາແມ່ນຂຶ້ນກັບວິທີການແລະຄວາມແມ່ນຍໍາຂອງການເກັບກໍາຂໍ້ມູນແລະການປຸງແຕ່ງ.