2 回归问题

本文探讨了机器学习中线性回归模型的应用,包括极大似然估计解释最小二乘法,数据选择策略如十折交叉验证,以及伪逆与SVD在解决线性方程组中的作用。此外,还讨论了梯度下降算法在不同数据维度下的适用性,并介绍了线性回归作为数据降维工具的潜力。

1.用极大似然估计解释最小二乘

  • 由中心极限定理知道,当随机现象可以看做众多因素的独立影响的综合反映,往往服从正态分布
  • 于是得到每个x(i)对应的概率密度函数,有因为每个x(i)独立同分布,所有由极大似然估计知道,似然函数是每个x(i)对应密度的乘积
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  • 于是由似然函数的求参数的方法,取对数,求导,取极值
    -在这里插入图片描述
  • 然后求导
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  • 导数为0,求解参数在这里插入图片描述
  • 但考虑到XT * X未必为可以求逆的,于是加上扰动因子
    ,本身是半正定的,加上一个正值后是一定可以求逆的
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  • 同时为了防止过拟合,加入的扰动为正则项
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2.数据选择

最后一种将数据分为3个部分,第一部分找到参数,中间验证超参数,最后的一部分当做测试数据
最后的十折交叉验证,其实就是将训练数据和验证数据,均分为几份,通过交叉选取,求取参数,同时用剩下的一个验证超参数,最后取一个平均值,求表现最好的超参数值
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3.伪逆与SVD

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4.梯度下降算法非常重要

  • 数据维度>100 梯度下降
  • 数据维度<100 上边直接求逆

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在这里插入图片描述 - BGD 批量梯度下降
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  • SGD 随机梯度下降,虽然没有批量的算的全,但计算量比较小,同时也是可以跳过一些比较差的最值
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  • mini-batch SGD 和随机梯度下降算法来比,不是每拿到一个样本就更改梯度,而是若干个样本的平均梯度作为更新方向
    -在这里插入图片描述

5.线性回归

是一个非常基础的模型,就算不可以直接使用,也可以用来数据降维

基于TROPOMI高光谱遥感仪器获取的大气成分观测资料,本研究聚焦于大气污染物一氧化氮(NO₂)的空间分布与浓度定量反演问题。NO₂作为影响空气质量的关键指标,其精确监测对环境保护与大气科学研究具有显著价值。当前,利用卫星遥感数据结合先进算法实现NO₂浓度的高精度反演已成为该领域的重要研究方向。 本研究构建了一套以深度学习为核心的技术框架,整合了来自TROPOMI仪器的光谱辐射信息、观测几何参数以及辅助气象数据,形成多维度特征数据集。该数据集充分融合了不同来源的观测信息,为深入解析大气中NO₂的时空变化规律提供了数据基础,有助于提升反演模型的准确性与环境预测的可靠性。 在模型架构方面,项目设计了一种多分支神经网络,用于分别处理光谱特征与气象特征等多模态数据。各分支通过独立学习提取代表性特征,并在深层网络中进行特征融合,从而综合利用不同数据的互补信息,显著提高了NO₂浓度反演的整体精度。这种多源信息融合策略有效增强了模型对复杂大气环境的表征能力。 研究过程涵盖了系统的数据处理流程。前期预处理包括辐射定标、噪声抑制及数据标准化等步骤,以保障输入特征的质量与一致性;后期处理则涉及模型输出的物理量转换与结果验证,确保反演结果符合实际大气浓度范围,提升数据的实用价值。 此外,本研究进一步对不同功能区域(如城市建成区、工业带、郊区及自然背景区)的NO₂浓度分布进行了对比分析,揭示了人类活动与污染物空间格局的关联性。相关结论可为区域环境规划、污染管控政策的制定提供科学依据,助力大气环境治理与公共健康保护。 综上所述,本研究通过融合TROPOMI高光谱数据与多模态特征深度学习技术,发展了一套高效、准确的大气NO₂浓度遥感反演方法,不仅提升了卫星大气监测的技术水平,也为环境管理与决策支持提供了重要的技术工具。 资源来源于网络分享,仅用于学习交流使用,请勿用于商业,如有侵权请联系我删除!
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