天气预测LSTM

天气预测LSTM

  1. 绘图属性控制:Matplotlib中基于rcParams,'rc’表示配置文件
  2. 拉伸为一维数组:tf.keras.layers.Flatten()
  3. tf.keras.utils.get_file()设置下载绝对路径:https://blog.youkuaiyun.com/mazhanIMP/article/details/122009482
  4. python os.path.splitext(path):分离文件名与扩展名;默认返回(fname,fextension)元组,可做分片操作。例如: os.path.splitext(‘c:\csv\test.csv’)返回(‘c:\csv\test’, ‘.csv’)
  5. pd.read_csv(csv_path):读取csv文件,返回DataFrame文件https://www.runoob.com/pandas/pandas-csv-file.html
  6. Pandas中head( )函数:Pandas使用pd.read_csv(csv_path)读取数据之后可以使用pandas的head()函数的时候,来观察一下读取的数据,默认观察前5行,https://blog.youkuaiyun.com/zhangvalue/article/details/103327733
  7. 记得用plt.show()打印图像,并且将分辨率改为100。
  8. data = pd.DataFrame()
    data[key] 类型是pandas的series 类型的数据;
    而data[key].values 类型是numpy 的ndarray类型的数据;
  9. numpy.mean() 函数返回数组中元素的算术平均值。 如果提供了轴,则沿其计算。
    算术平均值是沿轴的元素的总和除以元素的数量。
  10. 切片:https://www.liuyixiang.com/post/16444.html
### 使用LSTM模型进行天气预测的数据拟合 #### 数据准备 为了使用LSTM模型进行天气预测,首先需要收集和预处理历史天气数据。这包括温度、湿度、风速等多个气象参数的时间序列数据。确保数据清洗干净,并填充缺失值。 ```python import pandas as pd from sklearn.preprocessing import MinMaxScaler # 加载数据集 data = pd.read_csv('weather_data.csv') # 填充缺失值 data.fillna(method='ffill', inplace=True) # 归一化特征值到(0,1)区间内 scaler = MinMaxScaler(feature_range=(0, 1)) scaled_data = scaler.fit_transform(data) ``` #### 构建LSTM模型结构 根据需求定义一个多层LSTM网络架构,设置合适的隐藏层数量以及每层单元数。这里采用双层LSTM结构,提供更强的表达能力以捕捉复杂的天气变化规律[^4]。 ```python from tensorflow.keras.models import Sequential from tensorflow.keras.layers import LSTM, Dense, Dropout model = Sequential() model.add(LSTM(units=50, return_sequences=True, input_shape=(X_train.shape[1], X_train.shape[2]))) model.add(Dropout(0.2)) # 添加Dropout防止过拟合 model.add(LSTM(units=50)) model.add(Dropout(0.2)) model.add(Dense(1)) model.compile(optimizer='adam', loss='mean_squared_error') ``` #### 训练过程 将准备好的训练样本输入给定的LSTM模型中进行迭代优化,直到达到满意的性能指标为止。考虑到天气预报具有较强的周期性和趋势特性,可以适当调整批量大小(batch size) 和轮次(epoch),使得模型更好地适应实际场景下的波动情况[^1]。 ```python history = model.fit(X_train, y_train, epochs=50, batch_size=64, validation_split=0.2, verbose=1) ``` #### 测试与评估 完成训练之后,在独立测试集中验证所建立模型的效果,计算均方根误差(RMSE)等统计度量来衡量其准确性。如果效果不佳,则需返回前面步骤重新审视数据质量或改进算法配置。 ```python predictions = model.predict(X_test) rmse = np.sqrt(np.mean(((predictions - y_test)**2))) print(f'RMSE: {rmse}') ```
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