@article { author = {Andalib, Gholamreza and Nourani, Vahid and Monirifar, Hosein and Sharghi, Elnaz}, title = {Development of Hybrid Wavelet-Artificial Neural Network and Support Vector Machine Approach for Multi-Station Rainfall-Runoff Modeling Using Clustering and Mutual Information Tools}, journal = {New Approaches in Civil Engineering}, volume = {3}, number = {2}, pages = {49-62}, year = {2019}, publisher = {Papyrus Press}, issn = {2588-7122}, eissn = {2588-7122}, doi = {10.30469/jnace.2019.95443}, abstract = {Conversion of rainfall to runoff according to the laws of gravity vivifies earth, replenishes groundwater, keeps rivers and lakes full of water, and varies the landscape by the action of erosion. Large uncertainties and high non-linearity of the Rainfall-Runoff (R-R) process make it complex task to have the process-based modeling, so it is preferred to create a black box relationship between driving and resultant variables. Therefore, several black box approaches including Artificial Intelligence (AI) models have been developed and used to simulate R-R process. In this paper, WANN and WSVM models are employed for Multi-Station (MS) modeling of R-R. However in any data driven modeling, some of the inputs may have no significant relationship with the output variables. Therefore, determination of dominant input variables, is one of the indispensable challenges in the model development procedure. For this purpose, to extract main features and inputs of the WANN, WSVM methods, two kinds of data pre-processing methods of Self-Organizing Map (SOM) based clustering and Mutual Information (MI) concepts are employed in this study. Therefore, spatio-temporal investigation, identification and using all sub-basins records as a cascade-based MS analysis can improve prediction of runoff in watersheds. For this purpose, two scenarios with distinct views were used for MS modeling of R-R to identify the suitable strategy for future hydro-environmental researches. The results indicated that the proposed AI-models coupled with the SOM and MI tools improved the performance of MS runoff prediction compared to the Markovian-based models up to 23%. Nevertheless, benefit of the seasonality of the process along with reduction of dimension of the inputs could help the AI-models to consume pure information of the recorded data.}, keywords = {Mutual Information,wavelet transform,Little River watershed,Self-Organizing map,Artificial intelligence}, title_fa = {توسعه روش ترکیبی موجک-شبکه عصبی مصنوعی و ماشین بردار پشتیبان برای مدلسازی چند ایستگاهه بارش-رواناب با استفاده از ابزارهای خوشه‌بندی و اطلاعات مشترک}, abstract_fa = {در این مقاله پیش بینی چند ایستگاهه رواناب با استفاده از تبدیل موجک و شبکه عصبی مصنوعی خودسازمانده و مدل های هوش مصنوعی در حوضه آبریز Little River Watershed (LRW) انجام گردید. بطوریکه سری های زمانی رواناب توسط تبدیل موجک تجزیه گشته و سپس زیرسری های تجزیه شده توسط شبکه عصبی مصنوعی خودسازمانده خوشه بندی گردید. در ادامه، معیار استخراج ویژگی (اطلاعات مشترک) برای انتخاب نماینده از هر خوشه جهت ورود به مدلهای هوش مصنوعی شبکه عصبی مصنوعی و ماشین بردار پشتیبان برای پیش بینی رواناب خروجی حوضه آبریز LRW بکار گرفته شدند. مدلسازی چند ایستگاهه بارش-رواناب بر اساس خاصیت فصلی بودن انجام شده و با مدلسازی چند ایستگاهه بر اساس خاصیت مارکف مقایسه گردید. نتایج نشان داد که مدلهای هوش مصنوعی ترکیب شده با تبدیل موجک، شبکه عصبی مصنوعی خودسازمانده و اطلاعات مشترک توانایی پیش بینی رواناب چند ایستگاهه را نسبت به مدل های هوش مصنوعی که از خاصیت مارکف بهره می برند تا 23 درصد بهبود می بخشد. بطور کلی، استفاده از خاصیت فصلی بودن پدیده ها به همراه کاهش ابعاد ورودی ها، می تواند به مدل های هوش مصنوعی در جهت استفاده از اطلاعات خالص داده های مشاهداتی کمک کند.}, keywords_fa = {اطلاعات مشترک,تبدیل موجک,حوضه آبریز LRW,نقشه‌های خودسازمانده,هوش مصنوعی}, url = {https://www.jnace.ir/article_95443.html}, eprint = {https://www.jnace.ir/article_95443_5497d55ea0ed729d963b5059ab22bf02.pdf} }