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Volltext : Wasserstandsvorhersage mittels neuronaler Netze (BSH-Berichte, Nr. 15)

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In  80%  dieser  Fälle  lag  die  Verbesserung  zwischen  null  und  zwei  Zentimetern.  Dabei  bezieht
sich  die  Verbesserung  auf  die  jeweils  verwendete  Maximalzahl  der  Lernvektoren.  Da  diese
Zahl  bei  den  MW-  und  RW-Modellen  kleiner  gewählt  wurde  als  bei  den  MR-Modellen,  wirkt
sich  folglich  eine  Erhöhung  der  Anzahl  Lernvektoren  bei  den  ersteren  Modellen  effektiver
aus  als  bei  den  letzteren.
Die  ganze  vorige  Diskussion  der  Validations-  und  Vorhersagefehler  wird  aber  leider
hinfällig,  wenn  man  die  Vorhersagefehler  in  Tab.5.7,  die  für  den  Operationellen  Einsatz  der
Modelle  den  Ausschlag  geben,  mit  dem  Vorhersagefehler  des  KL-Modells  vergleicht.  Alle
Vorhersagefehler  der  MW-,  RW-  und  MR-Modelle  sind  größer  oder  gleich  24  cm  und  damit
mindestens  2  cm  größer  als  der  Vorhersagefehler  des  univariaten  KL-Modells.  Der  Vorhersagefehler ­
  des  KL-Modells  selbst  ist  immerhin  1  cm  kleiner  als  der  des  Gesamtansatzes,  der
mit  allen  Größen  auf  die  Vorhersage  von  stündlichen  Stauwerten  angewandt  wurde.  Somit
gilt  das  KL-Modell  als  der  Sieger  im  Wettbewerb  um  die  beste  Vorhersage  von  stündlichen
Stauwerten.  Nichtsdestoweniger  gelten  nach  wie  vor  die  Zwischenergebnisse,  die  mit  Hilfe
des  MW-Modells  erreicht  wurden.  Es  wurde  die  in  Kap.4.1.2  vorgestellte  Behandlung  des
Windes,  d.h.  die  vektorielle  Mittelung  des  Windes,  und  die  in  Kap.2.1.3  vorgestellte  Reihenfolge ­
  der  Bedeutung  der  meteorologischen  Größen  bestätigt.  Außerdem  wurde  auf  die  Windrichtung ­
  hingewiesen,  die  im  Vergleich  zur  Windgeschwindigkeit  größere  Bedeutung  hat.
Mit  dem  Scheitern  des  RW-  und  des  MW-Modells  wird  die  Festlegung  des  MW-Zeitmusters
  in  Kap.5.2  im  nachhinein  gerechfertigt.  Das  RW-Modell  und  das  in  Kap.5.2  festgelegte
MW-Modell  können  als  "Eckmodelle"  von  theoretisch  denkbaren  MW-Modellen  aufgefaßt
werden,  deren  Indikationszeiträume  in  ihren  Längen  jeweils  zwischen  1  und  18  variiert
werden.  Das  RW-Modell  mit  Längen  gleich  eins  wäre  dann  -  vom  Zeitversatz  abgesehen  -
ein  "Minimum-MW-Modell"und  das  MW-Modell  mit  Längen  gleich  18  -  vom  zusammengefaßten ­
  Luftdruck  abgesehen  -  ein  "Maximum-MW-Modell"  (Kap.5.2).  Da  diese  Eckmodelle
einen  hohen  Vorhersagefehler  aufweisen  (Tab.5.7),  ist  auch  von  den  MW-Modellen  mit  zwischen ­
  den  Eckmodellen  variierten  Längen  ein  Vorhersagefehler  von  ähnlicher  Höhe  wie  bei
den  Eckmodellen  selbst  zu  erwarten.  Da  aber  die  Vorhersagefehler  der  Eckmodelle  bereits
größer  als  der  Vorhersagefehler  des  KL-Modells  sind,  kann  man  sich  die  Variation  der
Längen  der  Indikationszeiträume  des  MW-Modells  sparen.  Da  die  Indikationszeiträume  im
wesentlichen  so  lang  wie  der  Prognosezeitraum  gewählt  wurden  -  vom  Luftdruck  abgesehen ­
  -,  ist  die  gleichbehandelnde  Metrik,  die  für  die  Variation  dieser  Längen  entwickelt  wurde,
bei  dem  in  Kap.5.2  festgelegten  MW-Modell  fast  wirkungslos  (Kap.3.6.4).
Über  die  Bestimmung  des  KL-Modells  als  Sieger  für  die  Vorhersage  von  stündlichen
Werten  hinaus  kann  man  noch  folgendes  aus  den  Ergebnissen  lernen,  die  in  diesem  Abschnitt
vorgestellt  wurden.  Bei  der  Vorstellung  der  Ergebnisse  des  KL-Modells  wurde  dargestellt,
daß  der  Vorhersagefehler  mit  zunehmender  Länge  des  Indikationszeitraums  steigt.  Da  der
Prognosezeitraum  bei  allen  Modellen  (bis  auf  das  MR-Modell)  konstant  bei  einer  Länge  von
18  Zeitpunkten  gehalten  wurde,  kann  dieses  Ergebnis  auch  so  interpretiert  werden,  daß  der
Vorhersagefehler  mit  zunehmender  Gesamtlänge  der  Lernvektoren  steigt.  Es  sieht  so  aus,  daß
die  Kohonen-Netze  bei  längeren  Lernvektoren  größere  Mühe  haben,  die  für  die  Vorhersage
wichtige  Information  während  der  Lernphase  herauszufiltern.
Der  Wasserstandsvorhersagedienst  hat  die  Erfahrung  gemacht,  daß  der  Wind  für  eine  gute
Stauprognose  unumgänglich  ist.  Zwar  berechnet  der  Dienst  auch  Trends  aus  den  Staus  der
letzten  Hoch-  und  Niedrigwasser,  diese  reichen  aber  in  den  meisten  Fällen  nicht  für  eine  gute
Stauprognose  aus.  Aufgrund  dieser  Erfahrung  des  Dienstes  sollte  die  Miteinbeziehung  des
Windes  in  ein  neuronales  Modell  einen  im  Vergleich  zum  KL-Modell  kleineren  Vorhersagefehler ­
  liefern.  Der  Validationsfehler  eines  MW-Modells,  das  mit  Stau-  und  Winddaten
            
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