Iranian Journal of Soil and Water Research ISNN: 2423-7833 Homepage: http://ijswr.ut.ac.ir
Estimation of Solar Radiation using Optimized Artificial Neural Network- Genetic Algorithm and Meteorological Parameters
Sajjad Hashemi1, Saeed Samadianfard2, Ali Ashraf Sadraddini3
1. Department of Water Engineering, Faculty of Agriculture, University of Tabriz, Tabriz, Iran, [email protected]
Email:
, , Tabriz, Iran of Tabriz
University ture,
Department of Water Engineering, Faculty of Agricul 2. Corresponding Author,
[email protected] Email:
3. Department of Water Engineering, Faculty of Agriculture, University of Tabriz, Tabriz, Iran, [email protected]
Email:
Article Info ABSTRACT
Article type: Research Article
Article history:
Received: Nov. 30, 2021 Revised: July. 15, 2022 Accepted: July. 30, 2022 Published online: Sep. 23, 2022
Keywords:
Agriculture,
Artificial intelligence, Efficiency,
Optimization, Solar energy.
Solar radiation is one of the key factors in the fields of agriculture, hydrology and meteorology and plays an essential role in various physical, biological and chemical processes such as snowmelt, evaporation, photosynthesis and crop production. Thus, accurate estimation of this parameter is very important. Accordingly, in this study, the amounts of daily solar radiation were estimated using artificial neural network and artificial neural network-genetic algorithm in six stations of Ardabil province including Ardabil, Bilehsavar, Sareyn, Germi, Meshgin Shahr and Nir. The data used in this research include maximum, minimum and average temperature, relative humidity and wind speed of the mentioned stations in a time period of two years (2017-2018) which are used in eight different combinations as input data of the models. Also, statistical indices of correlation coefficient, root mean square error, Wilmot index, Kling-Gupta efficiency and Taylor diagrams have been used to compare the obtained results. Generally, the obtained results indicated that among the artificial neural networks, the model of Bilehsavar station and among the artificial neural network-genetic algorithms, the model of Ardabil station recorded the most accurate results. Also, MLP-VIII model in Bilehsavar station with a correlation coefficient of 0.856, root mean square error of 0.319 (MJ/m2d), Kling-Gupta efficiency of 0.659 and Wilmot index of 0.893 have the best performance in the utilized models. Therefore, it is recommended to use artificial neural network-genetic algorithm method for estimation of solar radiation.
Cite this article: Hashemi, S., Samadianfard; S., & Sadraddini, A. A. (2022). Estimation of Solar Radiation using Optimized Artificial Neural Network-Genetic Algorithm and Meteorological Parameters. Iranian Journal of Soil and Water Research, 53 (7), 1545-1562.
© The Author(s). Publisher: University of Tehran Press.
DOI: http//doi.org/10.22059/ijswr.2022.334806.669144
Homepage: http://ijswr.ut.ac.ir
دربراک اب یدیشروخ شبات دروآرب بصع هکبش
ی عونصم هنیهب ی یزاس
اب هدش روگلا
متی تنژ و کی زا هدافتسا
یسانشاوه یاهرتماراپ
یمشاه داجس درف نایدمص دیعس ،1
2
، یلع ینیدلاردص فرشا
3
1 . زيربت هاگشناد ،يزرواشك هدكشناد ،بآ يسدنهم هورگ ناريا ،زيربت ،
:لیميا ، [email protected]
2 . ،لوئسم هدنسيون زيربت هاگشناد ،يزرواشك هدكشناد ،بآ يسدنهم هورگ
ناريا ،زيربت ، :لیميا ،
.ac.ir s.samadian@tabrizu
3 . زيربت هاگشناد ،يزرواشك هدكشناد ،بآ يسدنهم هورگ ناريا ،زيربت ،
:لیميا ، [email protected]
هلاقم تاعلاطا هدیکچ
:هلاقم عون يشهوژپ ةلاقم
رات ی خ رد ی تفا : 9 / 9 / 1400
رات ی خ یرگنزاب : 24 / 4 / 1401
رات ی خ ذپ ی شر : 8 / 5 / 1401
رات ی خ راشتنا : 1 / 7 / 1401
هژاو :یدیلک یاه
،يدیشروخ يژرنا هب ی هن زاس ،ي
،نامدنار ،يزرواشك يعونصم شوه .
شروخ شبات ی
د ي ي ك ي لك لماوع زا ی
د ي مز رد ی هن ياه زرواشك ي
، ه ی ژولورد ي سانشاوه و ي ساسا شقن و تسا ي
رد
آرف عاونا ي اهدن ي ف ی ز ي ك ي
، بی ژولو ي ك ي ش و ی م یا يي خبت ،فرب بوذ هلمج زا ی
،ر گ زتنسوتف ی ها لوت و ی د ا لوصحم ي اف م ي دنك
قد دروآرب و ی ق ا ي ن مها رتماراپ ی ت ناوارف ي ا رب .دراد ي ن سا
،سا ا رد ي ن داقم هعلاطم ي
ر شروخ شبات ی
د ي ا اب هنازور هدافتس
لدم زا اه ي بصع هكبش فلتخم ي
عونصم ي بصع هكبش و ي
عونصم ي هب ی هن زاس ي روگلا اب هدش ي
مت ژ تن ی ک شش رد
اي هاگتس بدرا ناتسا ی ل بدرا لماش ی
،ل ب ی هل
،راوس عرس ی
،ن مرگ ي
، گشم ی ن ن و رهش ی ر مخت ی ن هداد .دش هدز اه
ي هدافتسا
ا رد هدش ي ن قحت ی ق ب ی ش ی
،هن مك ی هن م و ی گنا ی ن بسن تبوطر ،امد ي
ا داب تعرس و ي
هاگتس اه ي اب رد روكذم نامز هز
ي ود
( هلاس 2018 - 2017 م ) ي دنشاب كرت تشه رد هك ی
ب هب فلتخم هداد ناونع اه ي دورو ي لدم هدش هتفرگ راك هب اه .دنا
نچمه ی ن صخاش زا اه ي رامآ ي رض ي ب گتسبمه ي
، م رذج ی گنا ی ن عبرم تا و صخاش ،اطخ ي
،تومل لك نامدنار ی گن - اتپاگ
د و ي مارگا ت ی رول ارب ي اقم ي هس اتن ي ج هب تسد هب .تسا هدش هتفرگ هرهب هدمآ لكروط
ي اتن ي ج هب تسد ن هدمآ رد هك داد ناش
بصع هكبش شور ي
عونصم ي
، لدم اه ي ا ي هاگتس ب ی هل راوس بصع هكبش شور رد و ي
عونصم ي - روگلا ي مت تنژ ی ک لدم اه ي
اي هاگتس ا بدر ی ل قد ی ق رت ي ن اتن ي ج نچمه .دندرك تبث ار ی
ن لدم
MLP-VIII
د ا ر ي هاگتس ب ی هل وس را رض ندوب اراد اب ي
ب
گتسبمه ي 856 / 0 م رذج ، ی گنا ی ن اطخ تاعبرم ي
319 / 0 لك نامدنار ،)زور رد عبرم رتم رب لوژاگم(
ی گن - اتپاگ 659 / 0
و صخاش و ي
تومل 893 / 0 رتهب ي ن ب رد ار دركلمع ی
ن لدم اه ي رگ راك هب هتف تن رد .دراد هدش ی
،هج هكبش زا هدافتسا
بصع ي عونصم ي هب ی هن زاس ي روگلا اب هدش ي
مت تنژ ی ک قد هچ ره دروآرب رد ی
ق رت شروخ شبات ی
د ي صوت ی ه م ي ددرگ .
دانتسا : مشاه ي
، س داج
؛ دمص ي نا درف
، عس ی د
؛ دلاردص ين ي
، لع ي فرشا ( 1401 شروخ شبات دروآرب ) ی
د ي بصع هكبش دربراك اب ي
عونصم ي هب ی هن زاس ي روگلا اب هدش ي مت تنژ ی ک و
اهرتماراپ زا هدافتسا ي
سانشاوه ي ناريا کاخ و بآ تاقیقحت هلجم. ،
53 ( 7 ،) 1562 - 1545 .
DOI: http//doi.org/10.22059/ijswr.2022.334806.669144
.نارهت هاگشناد تاراشتنا هسسؤم :رشان .ناگدنسيون©
همدقم شخب زا يكي يزرواشك شخب هكنيا هب هجوت اب ياه
يم ناريا مهم و دلوم يسررب ،دشاب
ثأت ی ر ب طبترم ياهدنيارف رب يدیشروخ يژرنا نيا ا
ریخبت رادقم نیمخت اي و ناهایگ رد زتنسوتف دنيآرف دننام شخب -
هژيو تیمها قرعت نيا تلع هب ،نینچمه .تشاد دهاوخ يا
م هك ریخبت رادق -
قرعت هب سو ی هل يم نییعت بآ ریخبت يارب سرتسد رد يژرنا ( ددرگ
Allen et al. 1998
هك يياج نآ زا و ) 8
/ 99 نیمز حطس يژرنا دصرد
يم نیمأت يدیشروخ يژرنا طسوت ریخبت رادقم نیمخت ،ددرگ
- مهم زا قرعت يم يرایبآ مولع رد يدیشروخ شبات ياهدربراك نيرت
ب ( دشا
De
souza et al. 2005
هاگورین ،رگيد فرط زا .) ياه
يدیشروخ هك
يژرنا دیشروخ ار هب قرب يم ليدبت دننك
يم رد دنناوت هدنيآ
اب ازم ياي
يعطاق هك رد هاگورین ربارب ياه
يلیسف و يمتا
،دنراد هب صوصخ نيا هك اب راگزاس حم
طی زي تس يم
،دنشاب لكشم قرب هب صخ صو نارود رد
مامتا رياخذ تفن و زاگ ار لح دنيامن . ،رگيد يفرط زا سأت
ی س و هب يریگراك هاگورین ياه يدیشروخ هدنيآ
يا رمثرپ و تسگ هنیمز هدر
يا ار يارب
هب کمك ييافكدوخ و
عطق يگتسباو هب روشك تارداص تفن مهارف دهاوخ درك . هب لكروط سن يدیشروخ يژرنا زا هدافتسا رد هك ييايازم ي تب
هب ژرنا ي اه ي غ ی لباقر دیلوت زا دنترابع دنراد دوجو ديدجت قرب
نودب فرصم مدع ،تخوس جایتحا
هب بآ مدع ،دايز يگدولآ
طیحم يز ،تس
ناكما نیمأت هكبش ياه و کچوك هیحان
کلاهتسا و يا مك
و رمع هدافتسا ترورض و يدیشروخ يژرنا تیمها ،قوف دراوم هب هجوت اب .دايز
يم نايامن دودحمان يژرنا نيا زا اذل .دوش
م ي ناوت اب هزادنا گ ی ر فتسا يارب يمهم ماگ يدیشروخ شبات رتماراپ ي اب .تشادرب يژرنا نيا زا هدا
نتفرگ رظن رد اي
ن هك ( فلتخم ليلاد هب زه
ي هن اه تازیهجت يرادهگن و داجيا يلااب ي ندروم
ی زا رثكا رد يدیشروخ شبات رتماراپ ،)... و
اي هاگتس اه ياهروشك يسانشاوه ي لاحرد
هعسوت هزادنا گ ی ر ي من ي دوش زا ، شور اه پ نيا دروآرب و هبساحم يارب يفلتخم ي هدافتسا رتمارا
م ي
دوش زا هدافتسا رانك رد . شور
اه زا ناققحم ،يبرجت تلاداعم و يكيزیف ي شور
اه يارب زین يعونصم شوه و يرامآ ي لدم
زاس و ي پی ش بی ن ي
کمك يدیشروخ شبات م
ي گ ی دنر تاقیقحت نيا هلمج زا . م
ي ناوت هب شهوژپ اه ي
Marzo et al. (2017)
،
Rao et al. (2018)
،
Samadianfar et al. (2019)
و
He et al. (2020)
.درك هراشا
Rahimi Khub et al. (2009)
ا ز زويرگراه يبرجت شور ود يناماس-
يدورو هك يعونصم يبصع هكبش لدم ود زا نینچمه و دنتسه يباتفآ تاعاس و اوه يامد رب ينتبم بیترت هب هك مورتسگنآ و هباشم يياه
يدورو اب لدم ياه ت ياه
يسررب جياتن .دندرك دروآرب ار نارهت قرش بونج رد نیمز هب هدیسر يدیشروخ شبات ريداقم ،دنتشاد يبرج ناشن اه
لدم هك داد لدم و قوف يبرجت ياه
لدم نكیل ،دنتشاد يدیشروخ شبات ريداقم دروآرب رد يرتهب دركلمع يبصع هكبش ياه رب ينتبم ياه
لدم هب تبسن يباتفآ تاعاس ب ينتبم ياه
.دنراد يرترب اوه يامد ر
Bagheri Toulabi et al. (2013)
شور هب ار يديدج روظنم
نیمخت
طسوتم هنازور شبات يدیشروخ رد
هام يور رب حطس
،يقفا رب يانبم لدم مورتسگنآ و
اب هدافتسا زا متيروگلا اهروبنز ك يفرعم دندر . بيارض
يبرجت لدم مورتسگنآ يارب
راهچ هقطنم بآ و يياوه فلتخم ناريا رد هبساحم هدش و رادقم طسوتم شبات هنازور يلك
دیشروخ ينیمخت اب
شور يداهنشیپ رد
هام يارب قطانم هنومن هسياقم .دندرك هئارا نیب
جياتن هب تسد هدمآ زا شور يداهنشیپ و
شور ياه
،رگيد باق تیل لدم
يداهنشیپ ار
يارب ادیپ ندرك شبات يدیشروخ يارب
ره راهچ هقطنم هنومن ناريا داد ناشن .
Zamani Mohiabadi (2013)
اب هدافتسا زا
هكبش شور
،يبصع يلدم تهج ار پ ی ش بی ن ي هظحل يا يدیشروخ شبات رد
ناجنسفر رهش صخاش هب هجوت اب .داد هعسوت
رامآ ياه لصاح ي
زا هسياقم ريداقم هب تسد هدمآ زا لدم يحارط هدش ريداقم اب هزادنا يریگ هدش طسوت رتموناریپ يارب کي
،لاس صخشم دش دم هك روكذم ل
.تسا هداد ناشن دوخ زا ار يبوخ دركلمع ،بسانم تقد اب
Azadeh et al. (2009)
مورتسگنآ هلداعم و يعونصم يبصع هكبش شور يياناوت -
ريداقم .دندرك يبايزرا ،ناريا کیتپونیس هاگتسيا شش رد هناهام يدیشروخ شبات دروآرب رد ار تاكسرپ ا هلصاح يدیشروخ شبات
لدم ز اه
مورتسگنآ هلداعم هب تبسن يعونصم يبصع هكبش شور يرترب زا يكاح -
هب تاكسرپ یب تقد و رتمك ياطخ دصرد نیگنایم لیلد
.دوب رتش
Jiang (2009)
هب لدم روظنم يزاس
م ی گنا ی ن شبات شروخ ی د ي هناهام رد 8 رهش چ ی ن کي ، لدم هكبش بصع ي عونصم ي ار رب ساسا وگلا ي
سپ راشتنا اطخ درك داجيا .
يو رب ساسا صخاش ياه هسياقم هب ،تقد يبايزرا اتن
ي ج لدم هكبش بصع ي عونصم ي و دي رگ لدم ه ا ي سرگر ی نو ي
اب هداد اه ي هزادنا گ ی ر ي داد ناشن و تخادرپ هدش لدم
هكبش بصع ي عونصم هب تبسن ي لدم
اه ي سرگر ی نو فوم دركلمع ،هدش يسررب ي ق
يرت
باطت و هتشاد ريداقم اب يرتشیب ق
شبات شروخ ی د هزادنا ي .دراد هدش يریگ
Ramedani et al. (2014)
زا 4 شوه هياپ رب فلتخم لدم
يعونصم هب
روظنم شیپ هداد زا ،شهوژپ نيا رد .دنتفرگ هرهب نارهت ناتسا رد يدیشروخ شبات ينیب گتسيا فلتخم يسانشاوه ياه
ها دروم
هعلاطم ( يعاعش هياپ عبات نابیتشپ رادرب نویسرگر لدم هعسوت يارب
SVR-RBF
هلمجدنچ نابیتشپ رادرب نویسرگر لدم هس و ) ( يا
SVR-
يبصع يقیبطت جاتنتسا متسیس ،)Poly
- ( يزاف
ANFIS
( يعونصم يبصع هكبش و ) هسياقم دروم رگيدكي اب جياتن و دش هدافتسا )ANN
نایب ناراكمه و يناضمر .تفرگ رارق لدم هسياقم رد دندرك
SVR-RBF
لدم هب تبسن لدم نيا ،هعلاطم دروم لدم هس اب
SVR-Poly
شیپ تقد .تسا هتشاد يرتلااب ينیب
Khosravi et al. (2018)
شور زا هدافتسا اب شیپ يبصع هكبش ياه
( هيلا دنچ ور
MLFFNN
،)
( يعاعش هياپ عبات يبصع هكبش
RBFNN
( نابیتشپ رادرب نویسرگر ،)
،)SVR
( يزاف يجاتنتسا متسیس يبصع يجاتنتسا متسیس و )FIS
-
يزاف ( يقیبطت
ANFIS
شیپ يسوموبا هريزج رد ار يتعاس يدیشروخ شبات ريداقم ) يارب يدورو هداد عون ود قیقحت نيا رد .دندرك ينیب
لدم ،دش هدرب راك هب اه هب
روط ي هك و داب تعرس ،راشف ،امد ،يلحم نامز ياهریغتم زا لوا عون رد يرس زا مود عون رد و يبسن تبوطر
ياه
هب يدیشروخ شبات ينامز لدم يارب هك داد ناشن جياتن .دش هدافتسا يدورو ناونع
شور ،لوا عون ياه ياه
وSVR MLFFNN
يارب و
لدم شور مود عون ياه ياه
،SVR MLFFNN
و
ANFIS
ار دركلمع نيرتهب ،يعقاو يدیشروخ شبات ريداقم اب يگتسبمه نيرتشیب اب
.دنناسر تبث هب
Kaba et al. (2018)
رد يدیشروخ شبات دروآرب يارب ار قیمع يریگداي يروئت 34
هب هیكرت هاگتسيا نآ .دندرب راك
هجیتن اه
شیپ تقد هدش هعلاطم لدم دنتفرگ يرایسب دادعت هب تبسن يبسانم ينیب
.دراد يلبق يدیشروخ شبات دروآرب تاعلاطم زا
Feng et al.
(2020)
هنیهب و هدرتسگ يریگداي نیشام يبیكرت لدم ( تارذ ماحدزا يزاس
PSO-ELM
راك هب هنازور يدیشروخ شبات دروآرب يارب ار )
لماش رگيد لدم جنپ اب ار جياتن و دندرب ،ELM
هكبش ،SVM
ينویسرگر يبصع ياه شرتسگ
ي هتفا ( ،)GRNN
دروم راكدوخ راذگدك وM5
لدم هك دندرك نایب تياهن رد و دنداد رارق هسياقم
PSO-ELM
لدم رد .تسا هدوب رثؤم يدیشروخ شبات يزاس
Agbulut et al. (2021)
و لنرك ،يعونصم يبصع هكبش ،نابیتشپ رادرب نیشام لماش( فلتخم ينیشام يریگداي متيروگلا راهچ زا دزن
ي ک رت ي ن ه ( يگياسم )k-NN
( قیمع يریگداي و شور هك دنداد ناشن و دندرك هدافتسا هیكرت رد هنازور يدیشروخ شبات دروآرب يارب ))DL
اراد ار جياتن نيرتهبANN
شور و هدوب ياه
،DL
وSVM
رد بیترت هبk-NN
هبتر اه ،يدیشروخ شبات هنیمز رد هتفرگ ماجنا تاعلاطم يسررب اب .دنتفرگ رارق يدعب ي
يا تیمها زا يرایسب رد رتماراپ ن مز
ی هن اه ... و يسانشاوه ،يژولوردیه ،يزرواشك هلمج زا
ًلاماك لاس يط ،نيا رب هولاع .تسا صخشم ياه
ریخا هب گراك ی ر ي شور اه لدم رد يعونصم شوه ي رضاح قیقحت زا فده اذل .تسا هتفرگ رارق نیققحم هجوت دروم يدیشروخ شبات يزاس
دیشروخ شبات ريداقم نیمخت لماش لیبدرا ناتسا هاگتسيا شش رد ي
اي هاگتس اه هلیب ،لیبدرا ي اب رین و رهش نیگشم ،يمرگ ،نیعرس ،راوس
فلتخم ياهوگلا رد يسانشاوه ياهرتماراپ زا هدافتسا هب
ناونع هداد اه اب و يدورو ي هب
گراك ی ر نینچمه و هدوب يعونصم يبصع هكبش شور ي
متيروگلا زا هدافتسا اب تسا هدش يعس هب
ی هن زاس ياطخ کیتنژ ي لدم
اه تياهن رد .دوش هداد شهاك يعونصم يبصع هكبش ي م
لد اه ي
هاگتسيا يلك هسياقم رد نینچمه و هاگتسيا ره رد رترب يفرعم و هديدرگ صخشم اه
هدش دنا .
شور و داوم اه
هعلاطم دروم هقطنم
فرگ رارق ناريا روشك يبرغ لامش و ناريا تلاف لامش رد لیبدرا ناتسا اب و هت
ناتسا اه .تسا راوجمه نلایگ و ناجنز ،يقرش ناجيابرذآ ي
دودح ناتسا نيا تحاسم 17800
عبرم رتمولیك م
ي دشاب ناسون هنماد ياراد زین يعافترا رظن زا و
ًاتبسن ،تسا ييلااب هب
روط ي هك تسپ رت ي ن
هطقن نآ اب عافترا 100 رتم رد رهش سراپ دابآ و هلیب راوس و نيرتدنلب هطقن نآ هلق نلابس اب عافترا 4811 رتم يم ناتسا .دشاب لیبدرا
رد
روحم لوط ييایفارغج اب
شرتسگ ( کي هجرد و 35 هقیقد )،
هارمه اب لماع عافترا تشد اه و ناتسهوك ياه نآ رد يبیكرت گنهامه اب
يراوجمه يايرد
رزخ هدوب و يگدرتسگ دايز
رد تهج لامش - بونج رد ضرع ييایفارغج (
2 هجرد و 31 هقیقد ) عونت بآ و يئاوه يدايز
هب ناتسا لیبدرا هدیشخب .تسا دودح ود موس ناتسا نيا ياراد
تفاب يناتسهوك اب
فلاتخا عافترا تسا دايز و
هیقب ار قطانم ه راوم و تسپ
لیكشت يم دنهد . هب يروط هك لامش ناتسا نيا (
ناغم ) اب عافترا مك ياراد بآ و ياوه
ًاتبسن مرگ و قطانم يزكرم و يبونج ياراد آ ب و
ياوه يناتسهوك درس
يم هداد زا رضاح قیقحت رد .دنشاب داب تعرس و يبسن تبوطر ،امد نیگنایم و هنیمك ،هنیشیب ،يدیشروخ شبات ياه
هلیب ،لیبدرا لماش لیبدرا ناتسا يسانشاوه هاگتسيا شش ينامز هزاب رد رین و رهش نیگشم ،يمرگ ،نیعرس ،راوس
2 ( هلاس 2018 - 2017 رد )
هاگتسيا تاصخشم و تیعقوم .تسا هدش هدافتسا هنازور سایقم لكش رد بیترت هب هعلاطم دروم ياه
1 لودج و 1 .تسا هدش هدروآ
لکش 1 - ییایفارغج تیعقوم ای
هاگتس اه هعلاطم دروم ی
لودج 1 - ییایفارغج تاصخشم ای
هاگتس اه هعلاطم دروم ی
هاگتسیا ییایفارغج لوط
ییایفارغج ضرع ایرد حطس زا عافترا
لیبدرا
′17
°48
′15
°38 1351
هلیب راوس
′21
°48
′22
°39 83
نیعرس
′04
°48
′09
°38 1650
04 يمرگ ′
°48
′01
°39 850
رهش نیگشم
′40
°47
′23
°38 1400
رین
′59
°47
′02
°38 1450
یعونصم یبصع هکبش
راتخاس يلك هكبش ياه يبصع يعونصم زا
هكبش يبصع ياه يكيژولویب
ناسنا ماهلا هتفرگ هدش تسا و هداس لدم هدش
يا ا ز متسیس يبصع
يزكرم يم دشاب . زغم هب ناونع کي متسیس شزادرپ تاعلاطا زا رصانع يراتخاس يلصا هب
مان نورن لیكشت هدش تسا . يعامتجا ا نورن ز ياه
هب مه
،طبترم تفاب يياه هك بصع يم هدیمان دنوش
ار يم
،دنزاس هك تاعلاطا و مایپ اه ار زا تمسق کي ندب
هب تمسق رگيد ندب م لقتن
يم دننك . هكبش يبصع ياه يعونصم
زین لماش هعومجم يا زا نورن ياه هب لصتم مه يم
دنشاب هك هب ره هعومجم زا نيا نورن اه کي هيلا
هتفگ يم ( دوش
Menhaj, 1998
هكبش .) ياه يبصع يعونصم يلع
مغر
،عونت زا يهباشم راتخاس رادروخرب
يم دنشاب . رد بلغا لدم ياه ش هكب
يبصع
،يعونصم زا
يضاير لدم لولس
يبصع هك نورن اي نورتپسرپ يم هدیمان
،دوش هدافتسا يم ددرگ . کي يبصع هكبش م
ًلاومع زا هس هيلا
،يدورو ناهنپ و يجورخ لیكشت هدش تسا (
Kuan and White, 1994
.) هيلا طقف يدورو تاعلاطا
ار تفايرد هدرك و هباشم ریغتم
لقتسم يم لمع دنك . نياربانب دادعت نورن ياه هيلا يدورو تعیبط ساسارب هلئسم
نییعت يم دوش و يگتسب هب دادعت غتم لقتسم ياهری دراد
.
هيلا يجورخ زین دننامه ریغتم هتسباو هدومن لمع و
دادعت نورن ياه نآ يگتسب هب دادعت ریغتم دراد هتسباو .
اما فلاخرب هيلا ياه يدورو و
،يجورخ هيلا ناهنپ ( يفخم ) چیه يموهفم ار ناشن يمن دهد و
ًافرص کي ينایم هجیتن رد
دنيارف هبساحم شزرا يجورخ تسا . يكي ا ز
لوادتم نيرت هكبش ياه يبصع دروم هرهب يریگ
،يزرواشك و يژولوردیه تاعلاطم رد هكبش
يبصع نورتپسرپ دنچ
هيلا تسا رياس دننامه.
لدم نيا ،يعونصم يبصع هكبش ياه زین هكبش
زا کي هيلا
،يدورو کي هيلا يجورخ و کي دنچ اي هيلا نیب نآ اه هك هب روط م میقتس هب
هداد يدورو ياه و
جياتن يجورخ لصتم
،دنتسین لیكشت هتفاي هك دنا ياهدحاو هيلا
يدورو اهنت هفیظو عيزوت نازیم يدورو ياه اه
هب هيلا
دعب و هيلا يجورخ زین لانگیس خساپ ياه
يجورخ ار هئارا يم دهد . رد نيا ود رامش هيلا نورن
اه ربارب اب رامش يدورو اه و يجورخ تسا اه و
هيلا اي هيلا ياه ناهنپ هفیظو هيلا طابترا ياه
يدورو هب هيلا ياه يجورخ ار رب هدهع دنراد . نورن دادعت ندرك ادیپ یلحت و ينایم هيلا ياه
ل
نآ قیقد و تسا هدیچیپ رایسب لك رد اه هكبش رد
يبصع نورتپسرپ دنچ
هيلا متيروگلا يارب يصخشم نییعت
دادعت يلا ه ياه ناهنپ و دادعت
نورن اه درادن دوجو و
نيا رما بلغا هب شور يعس و اطخ يم ماجنا دریگ . نورن دادعت هكنيا هب هجوت اب اما هيلا ياه
دادعت زا يعبات يفخم
هب هك يدورو ياضف زا يحاون دادعت هنیشیب نینچمه و يدورو يرادرب رصانع يم دنريذپ ادج مه زا يطخ روط
يم ،دشاب نورن دادعت ناوت ياه
هب يفخم هيلا هب يبرجت روط
نورن يجورخ .دروآ تسد ( هلداعم طسوت اه
1 يم فيرعت ) :ددرگ
هطبار 1 )
1 n
j i i
i
a f b p w
هلداعم نيا رد هك وp
هب a
تیمك بیترت يم يجورخ و يدورو ياه
تیمك.دنشاب ریثأت نازیم w
يور p
يم نییعت ار a
يطابترا نزو( دنك
هيلا تباث رادقم زین رگيد يوس زا .)اه هلمج رد1
رادقم اب و هدش برض b w × p
يم عمج صلاخ يدورو عمج نيا لصاح .ددرگ يارب ،n
عبات .دوب دهاوخ f
يطخریغ عبات هيلا زا دادعا لاقتنا هك f
يم هلمج نآ زا هك ،دشاب راومه يضاير ظاحل هب دياب دراد هدهع رب ار رگيد هيلا هب يا ناوت
ب ه
دیئومگیس عبات نایم نيا زا و درك هراشا کیلوبرپیه تناژنات و دیئومگیس ،کیلوبرپیه تناكس ،يسوگ عباوت
S(x) = 1 (1 + exp(-a))⁄
اب يبصع هكبش کي رد نياربانب .دراد يسدنهم لئاسم رد يرتشیب دربراك ،يدورو نورن n
رادقم ،يجورخ نورن کي و ينایم هيلا رد نورن h
يبصع هكبش زا يجورخ هب
تروص هطبار 2 ( دوب دهاوخ
Samadianfard et al., 2018
.)
هطبار 2 )
2 1 .
1 1
.
h n
j j i j i
j i
Y S w S b w p
هيلا بیكرت اب ،شهوژپ نيا رد هيلا هس راتخاس کي زا ،يجورخ و ناهنپ ،يدورو ياه
لقتسم ياهرتماراپ .تسا هدش هدافتسا يا
هتسباو ریغتم و يسانشاوه ياهرتماراپ لماش يدورو هك يا
رظن دروم هاگتسيا رد يدیشروخ شبات رادقم هدش هدرب راك هب يجورخ يارب
يم اب يطخ و ديومگیس تناژنات عباوت زا نینچمه .دشاب هب
گراك ی ر اب گربنوول دراكرام متيروگلا ي 200
هيلا رد راركت يجورخ و يدورو ياه
لكش .تسا هدش هدافتسا 2
هنومن لدم هدش هدافتسا راتخاس زا يا ردMLP
يم ناشن ار يسانشاوه ياهرتماراپ زا هدافتسا اب هعلاطم نيا .دهد
لکش 2 - لدم هدش هدافتسا راتخاس MLP
کیتنژ متیروگلا
متيروگلا کیتنژ (1
کي )GA
شور يلماكت اب راتخاس باختنا يعیبط تسا هك هياپرب هيرظن نيوراد راوتسا تسا هك طسوت
Holland (1992)
و
Goldberg (1989)
هعسوت هداد دش . متيروگلا ياه کیتنژ بلغا هنيزگ يبوخ يارب کینكت ياه شیپ ينیب رب ویسرگر يانبم ن
دنتسه .
متيروگلا کیتنژ کي نف همانرب يسيون تسا زا هك لماكت يكیتنژ هب ناونع کي يوگلا لح هلئسم هدافتسا يم دنك . گلا متيرو کیتنژ کي نف
وجتسج مولع رد يسدنهم يارب نتفاي هار لح هنیهب و لئاسم وجتسج تسا . متيروگلا ياه کیتنژ يكي زا متيروگلا عاونا ياه
ت يلماك
؛دنتسه
هك زا ملع تسيز يسانش لثم
،تثارو
،شهج باختنا
،يناهگان يعیبط باختنا و
بیكرت ماهلا هتفرگ هدش تسا هب .
روط لومعم هار لح اه
هب تروص دادعا ييودود ناشن هداد يم دنوش . لماكت زا کي هعومجم هب روط لماك يفداصت تيدوجوم زا اه
عورش يم دوش و رد لسن ياه
يدعب راركت يم دوش و رد ره
،لسن بسانم نيرت اه يم باختنا دنوش
هن نيرتهب اه . هار لح ياه ره هلئسم هب سو ی هل کي تسیل زا پ اهرتمارا ناشن
1 Genetic Algorithm
هداد يم دوش هك نآ هب اه موزومورك اي
مونژ هتفگ يم دوش . موزومورك اه هب روط لومعم هب تروص کي هتشر هداس زا هداد شيامن اه هداد
يم ش
،دنو
هتبلا عاونا نامتخاس هداد
ياه رگيد مه يم دنناوت دروم هدافتسا رارق متيروگلا .دنریگب ياه
کیتنژ سپ زا يط نيدنچ هلحرم زا ت دیلو لسن رد
تياهن دياب رب ساسا کي يرس يصاخ طيارش هب
يارجا دوخ همتاخ دنهد . يدادعت زا طيارش همتاخ متيروگلا ياه کیتنژ دنترابع ا ز:
هب )فلا
هزادنا دادعت دودحم و صخشم لمع دیلوت لسن ار ماجنا هب )ب .دهد هزادنا
کي نامز تباث فيرعت هدش لمع دیلوت لسن ار ماجنا ج .دهد )
کي درف ( دنزرف دیلوت هدش ) ادیپ دوش هك هجیتن بولطم ار لصاح )د .دزاس نيرتشیب هجرد يگدنزارب نادنزرف
لصاح دوش و ي ا جياتن يرتهب
رگيد لصاح اب )ه .دوشن يسرزاب
يتسد فقوتم )و .دوش هب تروص يبیكرت زا شور ياه لااب لمع فقوت تروص ( دریگ
Mitchell, 1996
.)
کیتنژ متیروگلا یبیکرت لدم -
( یعونصم یبصع هکبش
GA-MLP
)
نییعت دادعت نورون اه رد هيلا ياه
،ناهنپ هخرچ
،شزومآ خرن
،يریگداي
،موتنموم ياطخ نولیسپا و هناد يفداصت يلحم يكي زا رم لحا هدیچیپ
لدم رد يزاس هب شور تساMLP
. يارب نيا روظنم زا کینكت يبیكرت وGA
ياربMLP
لدم يزاس هنازور يدیشروخ شبات هدافتسا
هدش
تسا . نيا دنيارف اب باختنا کي تیعمج هیلوا يفداصت عورش يم دوش هك رد نآ ره درف دادعت يتوافتم زا نورون ياه هيلا ناهنپ ر ا لیكشت
يم دهد .
،سپس تیعمج هبخن اب نيرتهب دارفا باختنا يم دنوش . نيا لدم اهراب و اهراب ارجا يم دوش و يارب ره
،درف دركلمع هبساحم ش هد و
جياتن هب تسد هدمآ هریخذ يم دوش . رد هلحرم
،رخآ رگا ياهرایعم همتاخ
جياتن تياضر شخب هتشاد
،دشاب درف اب نيرتهب دركلمع ذ هریخ
يم دوش . رد ریغ نيا
،تروص نيا دنور نانچمه هب نتفاي تیعمج بسانم اب دركلمع ديدج همادا يم دهد . متيروگلا گربنول - تراگرام ب رتشی
رد هلحرم شزومآ نيا دنيآرف هدافتسا يم دوش اما تیهام يفداصت دراد . اب هدافتسا زا
، GA
لدم رد ربارب نيا لكشم تظفاحم يم
دوش و
نيرتهب دركلمع لاقتنا ار يارب هيلا ياه ناهنپ و يجورخ باختنا يم دنك . لكش 3 رادومن يبیكرت لدم
GA-MLP
ار ناشن م ي دهد .
لکش 3 - یبیکرت لدم یلک یامن GA-MLP
صخاش اه تقد یبایزرا ی
يبایشزرا يارب شهوژپ نيا رد لدم تقد
لدم جياتن يبسن هسياقم و اه هزادنا ريداقم اب يدروآرب ياه
رایعم زا ،يدیشروخ شبات هدش يریگ ياه
( يگتسبمه بيرض ،يرامآ ( اطخ تاعبرم نیگنایم رذج ،)CC
،)RMSE
( تومليو صخاش گنیلك نامدنار و )WI
- ( اتپاگ )KGE
هدافتسا
.دش هطبار 3 )
1 1 1
2 2
2 2
1 1 1 1
1
1 1
n n n
i i i i
i i i
n n n n
i i i i
i i i i
O P O P
CC n
O O P P
n n
هطبار 4
)
n
i
i
i O
n P RMSE
1
1 2
هطبار 5 )
2 1
2
1
( )
1
n
i i
i n
i i
i
O P WI
P O O O
هطبار 6 )
2 2 2
1 ( 1) ( 1) ( 1)
KGE R
هطبار 7
)
1
2 2
1 1
n
i i
i
n n
i i
i i
O O P P R
O O P P
هطبار 8 )
P P O P
CV P CV
O
طباور رد 3 ات 8 ، هداد دادعتn
،اه
Oi
و
Pi
و يتادهاشم ريداقم بیترت هب شیپ
نینچمه .دنتسه يدیشروخ شبات هدش ينیب
𝜎𝑜
و
𝜎𝑝
شور زا هدافتسا اب هدش هبساحم و يتادهاشم ريداقم رایعم فارحنا بیترت هب ( هعلاطم دروم ياه
MLP
و
GA-MLP
يم ) ،نینچمه .دنشاب
شور تقد لیلحت يارب رولیت مارگايد هتفرگ راك هب يدیشروخ شبات نیمخت رد هدافتسا دروم ياه
هار رولیت مارگايد .دش يلح
يارب يكیفارگ
هداد تقد يبايزرا ياه
پی ش بی ن بيرض و رایعم فارحنا ،اطخ تاعبرم نیگنایم رذج يرامآ رتماراپ هس نامزمه ندیشك ريوصت هب اب هدش ي
يم يگتسبمه هطقن ره ،رولیت مارگايد رد .دشاب
ناشن هدنهد رظانتم طاقن هچ ره و هدوب رظانتم شور دركلمع شور
هداد هطقن هب اه ياه
کيدزن يبطق تاصتخم رد يتادهاشم ،دشاب رت
ناشن هدنهد يم شور نآ رتمك ياطخ و رتلااب تقد ،رولیت( دشاب
2001 .)
هتفای اه ( لیبدرا ناتسا هاگتسيا شش رد هنازور يدیشروخ شبات ريداقم ،رضاح شهوژپ رد اي
هاگتس اه هلیب ،لیبدرا ي نیگشم ،يمرگ ،نیعرس ،راوس
شور زا هدافتسا اب )رین و رهش ( يعونصم يبصع هكبش ياه
هنیهب يعونصم يبصع هكبش و )MLP
( کیتنژ متيروگلا اب هدش يزاس
GA-
و يبسن تبوطر ،امد نیگنایم و هنیمك ،هنیشیب لماش رظن دروم هاگتسيا يسانشاوه ياهرتماراپ زا ،روظنم نيدب .دش هدز نیمخت )MLP
هب داب تعرس هداد ناونع
ياه يدورو لدم اه هك تسا ركذ هب مزلا .دش هدافتسا فلتخم ويرانس تشه رد كرت
ی ب اه فلتخم ي هداد
اه ورو ي يد
لودج رد هك رظندروم هاگتسيا يسانشاوه ياهرتماراپ رياس اب هاگتسيا ره يدیشروخ شبات رتماراپ نیب يگتسبمه بيارض ساسا رب 2
هدروآ
لودج( ديدرگ نییعت ،تسا هدش 3
د نینچمه .) ،شهوژپ نيا ر
70 هداد دصرد لدم يجنساو يارب اه
و هعلاطم دروم ياه 30
هدنام يقاب دصرد
تحص يارب لدم يجنس
هب جياتن سپس و دش هتفرگ راك هب اه تحص شخب زا هدمآ تسد
لدم زا کي ره يجنس صخاش زا هدافتسا اب اه
ه يا
نامدنار ،اطخ تاعبرم نیگنایم رذج ،يگتسبمه بيرض يرامآ گنیلك
- هسياقم يدیشروخ شبات يتادهاشم ريداقم اب تومليو صخاش و اتپاگ
.دش لودج 4 زین داقم ي ر
P-value
نعم حطس رد ي
راد ي 95 ارب دصرد ي اهرتماراپ ي سانشاوه ي شروخ شبات رتماراپ اب هدافتسا دروم ی
د ار ي
يم ناشن .دهد
لودج 2 - اب هاگتسیا ره یدیشروخ شبات رتماراپ نیب یگتسبمه بیارض یسانشاوه یاهرتماراپ ریاس
هاگتسیا امد لقادح
امد رثکادح نیگنایم یامد
یبسن تبوطر داب تعرس
یدیشروخ شبات
لیبدرا 334
/ 0 428
/ 0 432
/ 0 352
/ 0 - 079
/ 0 1
هلیب راوس 658
/ 0 850
/ 0 804
/ 0 809
/ 0 - 419
/ 0 1
نیعرس 436
/ 0 523
/ 0 504
/ 0 361
/ 0 - 060
/ 0 - 1
يمرگ 730
/ 0 819
/ 0 805
/ 0 629
/ 0 - 411
/ 0 1
رهش نیگشم 682
/ 0 788
/ 0 759
/ 0 452
/ 0 - 009
/ 0 - 1
رین 603
/ 0 780
/ 0 762
/ 0 357
/ 0 - 233
/ 0 - 1
لودج 3 - کرت ی ب اه ی فلتخم هداد اه یدورو ی لدم اه هعلاطم دروم ی
وگلا هرامش یسانشاوه یاهرتماراپ
I Tm
max II
min, T T
III
m, RH T
IV , Tmax
, Tmin
Tm
V , RH
, Tmax
Tmin
VI , RH, WS
, Tmax
Tmin
VII
max, RH
min, T
m, T T
VIII , RH, WS
, Tmax
, Tmin
Tm
لودج 4 - ریداقم P-value ینعم حطس رد یراد
95 یدیشروخ شبات رتماراپ اب هدافتسا دروم یسانشاوه یاهرتماراپ یارب دصرد
هاگتسیا ریداقم
P-value یراد ینعم حطس رد 95
دصرد
نیگنایم یامد یامد
لقادح رثکادح یامد
یبسن تبوطر داب تعرس
لیبدرا 000
/ 0 000
/ 0 000
/ 0 000
/ 0 188
/ 0
هلیب راوس 000
/ 0 000
/ 0 000
/ 0 000
/ 0 000
/ 0
نیعرس 000
/ 0 000
/ 0 000
/ 0 000
/ 0 319
/ 0
يمرگ 000
/ 0 000
/ 0 000
/ 0 000
/ 0 000
/ 0
رهش نیگشم 000
/ 0 000
/ 0 000
/ 0 000
/ 0 878
/ 0
رین 000
/ 0 000
/ 0 000
/ 0 000
/ 0 000
/ 0
لودج زا هدمآ تسد هب ريداقم هب هجوت اب 4
هاگتسيا رثكا رد اهرتماراپ رتشیب ، ينعم حطس ياراد هعلاطم دروم ياه
يراد 95 اب دصرد
يم يدیشروخ شبات رتماراپ ينعم حطس ياراد نیعرس و رهش نیگشم ،لیبدرا ياه هاگتسيا رد هك داب تعرس رتماراپ زج هب .دنشاب
يراد 95
د لدم يدورو بیكرت رد رتمك داب تعرس رتماراپ اذل ،هدوبن دصر لودج .تسا هتفرگ رارق هدافتسا دروم اه
5 ريداقم صخاش اه تقد يبايزرا ي
لدم اه ي هب هدربراك رد هدش اي هاگتس اه يم ناشن ار هعلاطم دروم ي .دهد
هب جياتن هب هجوت اب لودج( هدمآ تسد
5 لدم لیبدرا هاگتسيا رد ،)
MLP-III
يگتسبمه بيرض اب 724
/ 0 تاعبرم نیگنایم رذج ،
ياطخ 345 / 0 گنیلك نامدنار ،)زور رد عبرم رتم رب لوژاگم(
- اتپاگ 627 / 0 تومليو صخاش و 814
/ 0 هداد اب و نیگنایم يامد يدورو ياه
لدم نیب رد ار دركلمع نيرتهب ،يبسن تبوطر و صاصتخا دوخ هب يعونصم يبصع هكبش شور فلتخم ياه
لدم ،مود هبتر رد .داد
MLP-
يگتسبمه بيرض ندوب اراد ابV
703 / 0 ياطخ تاعبرم نیگنایم رذج ، 364
/ 0 گنیلك نامدنار ،)زور رد عبرم رتم رب لوژاگم(
- اتپاگ 569 / 0
تومليو صخاش و 796
/ 0 لدم زا سپ
MLP-III
لدم رياس هب تبسن اطخ رادقم نيرتمك ياراد ، دوب شور نيا رد اه
لدم و
MLP-VIII
يگتسبمه بيرض ياراد 727
/ 0 ياطخ تاعبرم نیگنایم رذج ، 444
/ 0 گنیلك نامدنار ،)زور رد عبرم رتم رب لوژاگم(
- اتپاگ 449 / 0 صخاش و
تومليو 708 / 0 هب اب و دوب هب ،هدافتسا دروم يدورو ياهرتماراپ همه يریگراك
نینچمه .دش صخشم دركلمع تقد رظن زا موس هبتر ناونع
،هاگتسيا نيا رد متيروگلا
هب ی هن زاس رد کیتنژ ي 5
زا ويرانس 8 لدم دركلمع دوبهب ثعاب اطخ شهاك اب ويرانس يعونصم يبصع هكبش ياه
هب .دش لدم عبت شور رد ،يعونصم يبصع هكبش ياه
GA-MLP
لدم زین ياه
GA-MLP-III
،
GA-MLP-V
،
GA-MLP-VIII
هب
يگتسبمه بيرض اب بیترت 724
/ 0 ، 671 / 0 و 643 / 0 یم رذج ، ياطخ تاعبرم نیگنا 335
/ 0 ، 358 / 0 و 372 / 0 ،)زور رد عبرم رتم رب لوژاگم(
گنیلك نامدنار -
اتپاگ 57 / 0 ، 579 / 0 و 426 / 0 تومليو صخاش و 807
/ 0 ، 794 / 0 و 721 / 0 هبتر ،دركلمع تقد نيرتشیب اب و مود ،لوا ياه
هب جياتن هب هجوت اب .دندوب اراد ار موس يبصع هكبش شور زا هدمآ تسد
هلیب هاگتسيا رد يعونصم لودج( راوس
5 لدم )
MLP-VIII
ياراد
بيرض يگتسبمه 856
/ 0
، رذج نیگنایم تاعبرم ياطخ 319 / 0
،)زور رد عبرم رتم رب لوژاگم(
نامدنار گنیلك - اتپاگ 659 / 0 و صخاش
تومليو 893 / 0 يم شور نيا رد لدم نيرتهب هك هدوب لدم .دشاب
MLP-VI
بيرض اب يگتسبمه
858 / 0
، ذج ر نیگنایم تاعبرم ياطخ
331 / 0
،)زور رد عبرم رتم رب لوژاگم(
نامدنار گنیلك - اتپاگ 618 / 0 و صخاش تومليو 882 / 0 لدم و
MLP-VII
بيرض اب يگتسبمه
832 / 0
، رذج نیگنایم تاعبرم ياطخ 336 / 0
،)زور رد عبرم رتم رب لوژاگم(
نامدنار گنیلك - اتپاگ 64 / 0 و صخاش تومليو 878 / 0 رد
هبتر لدم .دنتفرگ رارق يدعب ياه
MLP-I
لدم نیب رد اطخ نيرتشیب اب زین هب ،شور نيا ياه
شور رد .دش يبايزرا لدم نيرتدمآراكان ناونع
هنیهب يعونصم يبصع هكبش لدم زج هب زین کیتنژ متيروگلا اب هدش يزاس
GA-MLP-III
لدم همه لدم .دندوب هارمه اطخ شيازفا اب اه
GA-MLP-III
يازفا اب يگتسبمه بيرض ش 78
/
~0 784 / 0 اطخ تاعبرم نیگنایم رذج شهاك ، 387
/
~0 369 / 0 رد عبرم رتم رب لوژاگم(
گنیلك نامدنار شيازفا ،)زور -
اتپاگ 512 /
~0 635 / 0 تومليو صخاش شيازفا و 812
/
~0 85 / 0 لدم اهنت رثؤم
ريداقم دروآرب تقد دوبهب رد
هب جياتن زین نیعرس هاگتسيا رد .دوب يدیشروخ شبات لودج( يعونصم يبصع هكبش شور زا هدمآ تسد
5 لدم همه هك داد ناشن ) اب اه
ياطخ
ًاتبسن هدرك دروآرب ار يدیشروخ شبات رادقم يدايز لدم ،دوجو نيا اب .دنا
MLP-III
بيرض ياراد يگتسبمه
516 / 0
، رذج نیگنایم
تاعبرم ياطخ 376 / 2
،)زور رد عبرم رتم رب لوژاگم(
نامدنار گنیلك - اتپاگ 054 / 0 و صخاش تومليو 432 / 0 لدم رياس هب تبسن و هدوب اه
لدم زا دعب نینچمه .تسا هتشاد ار دركلمع نيرتهب
MLP-III
لدم ، ياه
MLP-VI
و
MLP-II
يگتسبمه بيرض اب بیترت هب 498
/ 0 و