基于Richards方程的冷杉树高曲线深度神经网络激活函数

摘要：

[目的]提出一个基于理论生长方程(Richards公式)的激活函数,解决神经网络算法在森林生长建模时输出可能不符合生物学规律的问题,为神经网络在森林生长建模方面的应用提供一个新的思路和方法.[方法]以吉林省汪清林业局臭冷杉为研究对象,利用 96株解析木数据,分别建立传统非线性回归模型、基于普通激活函数的深度神经网络模型和新的基于Richards激活函数的深度神经网络树高-胸径模型.[结果]相较基于普通激活函数的深度神经网络模型,新的基于Richards激活函数的深度神经网络模型具有明显的树高渐近线,更符合生物学规律.与传统非线性回归模型(直接使用Richards公式拟合)相比,新的基于Richards激活函数的深度神经网络模型精度略有提高,R2 提升0.175%,均方根误差(RMSE)与平均绝对误差(MAE)分别降低 2.282%和 4.011%.[结论]提出一个基于Richards方程的深度神经网络激活函数,具有如下优点:1)输出一定存在一个合理的最大值;2)配合合理的神经网络结构可使输出一定大于 1.3;3)将传统回归方法拟合得到的参数作为神经网络模型输入,能使神经网络的训练得到先验知识.

关键词：深度神经网络、激活函数、理论生长方程、树高-胸径模型

所属期刊栏目：59

分类号：S757(森林经营学、森林计测学、森林经理学)

资助基金：国家自然科学基金31870623

在线出版日期：2023-11-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：50-56