基于证据理论的城市日用水量数据预测与建模方法研究

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1、密级：非密中图分类号：TP29硕士学位论文基于证据理论的城市日用水量数据预测与建模方法研究研究生：令狐强导师：席在芳学科：控制科学与工程研究方向：数据挖掘与融合算法2018年4月AThesisSubmittedfortheDegreeofMasterResearchonForecastingandModelingofUrbanDailyWaterConsumptionDataBasedonEvidenceTheoryCandidate：HuqiangLingSupervisorandRank：Zaifan

2、gXiassociateprofessor基于证据理论的城市日用水量数据预测与建模方法研究学位类型学术型学位作者姓名令狐强作者学号15010401011学科（专业学位类别)控制科学与工程研究方向（专业领域)数据挖掘与融合算法导师姓名及职称席在芳副教授实践导师姓名及职称所在学院信息与电气工程学院论文提交日期2018年4月学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文

3、的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要随着城市的不断发展，传统

4、水资源管理方法在水资源的综合决策上所产生的问题越来越多，精确城市用水量预测是支撑城市用水量综合决策和管理调度的前提。近年来，国内外很多学者针对用水量预测做了大量研究，主要从三个方面入手：一是从用水量影响因素出发，建立关于用水量影响因素的数学模型进行预测；二是从历史数据出发，利用数据挖掘和数据分析方法根据样本数据建立数学模型，通过经验数据进行预测；三是从概率角度出发的不确定度推理方法，主要有Bayes方法、可能性理论、确定性理论、证据理论等一系列的推理模型。目前对于城市水资源的预测还没有一个普遍适用性的方法

5、。本文首先对现有城市日用水量数据预测算法进行理论分析和推导证明，从用水量预测模型的普遍适用性和算法预测的实时性两个方面对比发现，证据理论在城市用水量预测上有独特的优势。从证据理论冲突系数出发进行改进，结合原有证据理论组合规则的改进方式，提出了一种基于全局冲突系数的证据理论组合规则。然后将改进的证据理论组合规则用于城市日用水量预测。本文主要研究工作如下：1.选取证据理论作为城市用水预测模型，研究悖论产生的来源，发现产生证据理论悖论的另一个因素。对比各类城市用水量的预测模型算法对比发现：证据理论在各类预测模型

6、中所需要的样本数量最小，且证据理论在不确定推理中有优良数学特性和完善的不确定度推理理论。原有证据理论组合冲突证据时有悖于常理，本文从现有证据理论组合规则产生悖论的因素出发，通过举例论证，证明悖论主要来源于冲突系数的定义。提出从证据之间的冲突和焦元之间的冲突出发去定义冲突系数的思路。2.改进现有证据理论组合规则，提出一种基于全局冲突系数的证据理论组合规则。改进的组合规则重新定义冲突系数，推导出基于全局冲突的证据理论组合规则。改进的组合规则针对原有组合规则在冲突较大时组合结果有悖常理的情况，改进冲突系数的表达

7、方式，从基本概率分配函数特性出发，推导得出新的证据理论则组合规则。分别从正常证据和冲突证据两个方面的组合结果与其他改进算法对比分析，证明本文的改进算法在处理冲突证据时有更好的稳定性和可信度积累能力，正常证据组合时有更好的收敛特性。3.建立证据理论城市日用水量预测模型，与其他预测模型对比预测结果。日用水量时间序列对预测之前的样本数据迭代更新，建立证据理论数据融合算法动i态预测模型。分别利用改进的证据理论数据融合模型和支持向量机预测模型对日用水量进行预测，预测结果与实际用水量实例对比表明：证据理论数据融合算法

8、需要样本量很少，受到历史数据的影响低，有更好的预测精度，更加适用于城市日用水量的预测。关键词：城市用水量；预测模型；证据理论；冲突系数；预测精度iiAbstractWiththecontinuousdevelopmentofcities,moreandmoreproblemsarisefromthetraditionalmethodsofwaterresourcesmanagementintheintegrateddecisi