基于改进型BP神经网络模型的机场物流吞吐量预测研究

１　Ｉ　・’ｓ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ№８，２【Ｘ）６　物流技术２００６　１　旃８期　基于改进型ＢＰ神经网络模型的机场物流吞吐量预测研究　Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　Ｈａｎｄｌｉｎｇ　Ｖｏｌｕｍｅ　Ｆｏｒｅｃａｓｔ　ｏｆ　Ａｉｒｐｏｒｔ　Ｌｏｇｉｓｔｉｃｓ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｉｍｐｒｏｖｅｄ　ＢＰ　Ｎｅｕｒａｌ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｍｏｄｅｌ　唐琮沅’，吴桂先　Ｔ４ＮＧ　Ｃｏｎｇ－）　ＷＵ　Ｇ　—　（１桂林电子科技大学管理系，广西桂林５４　Ｊ【　；２．桂林民航空管站．广西桂林５４ｌ１ｏ６）　（ｉ．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，Ｇｕｉｌｉｎ　ＵｎｉｖｅｒｓｉＯ．－ｉⅡ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｅ。ｈｎｏｌｏ￣．．Ｇｕｉｌｉｎ　５４１００４　２．Ｇｕｉｌｉｎ　Ｃｉｖｉｌ　Ａｖｉａｔｉｏｎ　Ｍａｕａｇｅｍｅｎｔ￣ａｔｉｏｎ，Ｇｕｉｌｉｎ　５４１　１０６．Ｃｈ．ｉｍｔ）　ＢＰ种终网络靴是采｝ｉｊ　ＢＰ算法进　ｒ圳练的网络．陵网络　有一个输入层．一　输山屡和至少一个隐琏（Ｉ　词１层、如图Ｉ　所示，研究结果表嘲，增加隐藏层的层数　一定能提高剐特的　精度和袁造能　．　般情龇ｌ卜　选阡｛一个隐越层桃足够　Ｉ　．圈１三层ＢＰ神经网络结构图　１　引言　ＢＰ州杵模　处　情息的基本瞒“　ｊ壬：输凡信弓ｐ．逾过巾　人工神经同络（ＡＮＮ一州ｉｉｆｃｌａｌ　ｎｅｕｒａｌ　ｎｅｔｗｏｒｋｓ）是属ｒ人　问节点（隐层点１竹！刷ｒ输　节点．经过｛　线彤班换．Ｊ　｛三输｝ｉｊ　齐号０　，网络洲练ｎ　每个样乖包括输人向量ｌ，和期望输出量　Ｔ，网络输出值ｆ１与期　输出值Ｔ之间ｆＩ｛】偏麓，垴过渊稿输人节　‘亏隐层节点的雌接收值　和隐层节点　输“　节点之间的联　工智能范畴的一种计算技术．它根据人们对生物神经网络ｆｌ＇Ｊ：￣ｄ｝　究成果设计出来，具有良好的数学描述性，ｎｆ以方便地用汁算　机程序加以模拟Ｉ　Ｉ。人工神经网络作为一种具有高度非线性Ⅱ她　射能力的计算模型，已被广泛地应用于模式识别、自动控制　数　接权值Ｔ　以技闽值．使撄差沿梯度　向Ｆ降．经过反复　：习洲　练．确定　最小慢差丰Ｈ对应的网络参数ｃ权值和崩值），停止训　练，此时经过圳缚的ｎＰ｝中经网络能对扫　输凡范同内的输入信　息自行处理．然ｌ　输１ｌ｛醒差展小的经过　线性转换的辅出倍　值预测等诸多领域。在数值预测方面，它不需要预先确定样小　数据的数学模型，仅通过学习样本数据即可以进行船　精确的　．预测。近年来，越来越多的学者运用神经网络技术对交通运输　量进行预测，其中不乏采用了ＢＰ（Ｂａｃｋ　Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ）模型　但　＾ＪＥ的具件数学艇　如Ｆ　：　◆传递函数：屉反峨Ｆ胺输人对卜ｋ　节点刺激脉７巾慢度的　雨数更称刺激甬敦．一般取为∞．１１｝Ｊ＿ｌ连续取值Ｓｉｇｍ　ｃ，ｉＩ甬敏：　ｘ）＝，　一　Ｉ…　是，这些文献所采用的算法还有需要改进的地方．对于神经闸　络算法具体应用时的关键技术也没有作系统地阐述　本文在前　人所做工作的基础七　４１，提出了一种改进型的ＢＰ神经网络预　测模型一　（Ｉ）　其导数为　２　ＢＰ神经网络的作用机理　【　）　ｃＩ　：　’一　２　一３５—　维普资讯 http://www.cqvip.com

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Ｌｏｇｉｓｔｉｃｓ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｎ０８，２００６　式中，Ｓ为压缩前的数据值，ｓｃ为压缩后的数据值，ｓ—Ｓ　分别为样本数据集中相应的最大、最小值。　物流技术２００６年第８期　泛应用。本文通过数值实验还印证了张火明、杨建民等学者所　总结的观点的正确性［１ｌ一１２１：ＢＰ神经网络隐藏层不必过多，一般　一层既可以满足精度要求；隐藏层的神经元个数应在问题规模　ｎ所对应的（ｎ，２＋１，３ｎ）之间取值，过多并不有利；对样本集数据　６预测算例及分析　算例以桂林机场的历史数据作为样本，其输入参数为旅客　应采用压缩处理，使网络在收敛速度快的区间内学习；在具体　的应用中。网络的训练精度不能定得太高，否则会使得训练结　果过于“逼近”样本集数据，从而缺乏足够的预测弹性，对新问　吞吐量、物流吞吐量，输出参数为预测若干年后的数值（表１）。　表１　桂林机场旅客、物流吞吐量实际与预测对比一览表　年份　旅客量　ＢＰ计算值　误差值　物流量　ＢＰ计算值　误差值　说明　１９８５　７３．６　１　００１　１０２　１２６１％　１　９５７　ｌ１　５６１．２３　４９１％　１９８６　１０ｏ．２　３０２　６６３　２　２０２％　２　０５６　５　０００．２ｌｌ　１４４％　１９８７　１２４　１６９．３３３　３　３７％　２　７１５　３　６１３．３２２　３３％　１９８８　１３４　１４１．９９９　９　６％　３　１６１　３　２１３．８９９　２％　１９８９　９４．９　１５０．３２０２　５９％　２　２８１　３　３２３．４ｌｌ　４６％　１９９０　１３９．９　１５２．１２１　４　９％　２　７２２　２　８９２．４５６　７％　１９９１　１４５．６　１３２－３１２　３　１０％　４　４８３　３　４ｌ１．０ｏ１　２４％　１９９２　１７３．５　１６８－３ｌ１　２　３％　５　８７１　５　２５６．６７４　ｌ１％　１９９３　１５６．１　１７６．８９４　８　１４％　５　８５５　５　９０９．３３３　１％　１９９４　１４２　４　１５６．７６５　７　１Ｏ％　５　０４８　６ｏｏ９．１４１　１９％　１９９５　１６７．４　１６９．２１２　３　１％　７　１９７　５　３９８．９９９　２５％　１９９６　１７１．１　１７９　ｌ１２　１　５％　６　５８１　５　９６９．１２５　１０％　１９９７　１７６　５　１８３　２００１　４％　７　５５７　５　７９７．９７７　２４％　１９９８　１８１　１８７．３２９　７　４％　９　５７４　６　９２４．９６３　２８％　１９９９　２０５．９　１９７．１９１　８　５％　１３　８６２　９　００１．１２４　３５％　２００ｏ　２３１．６　２２２．４ｌ１　５　４％　２２　００５　１８　６８９．３４　１５％　２００１　２４３．６　２３９．８９８　７　２％　２５　８０ｏ　２７　８９３．３３　９％　２００２　２６７．１　２５９．１１１　２　３％　３４　６３１　３５　８９３．３６　４％　２００３　１９７　２８３　１２３　９　４４％　２２　６０８　３９　７６７．７７　７６％　２０ｏ４　２９０．２　２７６　９９７　６　５％　２１　０７５　２０　００１．１ｌ　５％　２００５　３２７．３４５　９　２４　４４７．３１　２００６　３７２．５２１　２　２８　３０９．６３　２００７　４２５　７９６　３　３２　９２４．１０　２ｏ０８　４７６．４６７　４　３８　６１９．９７　２００９　５２３　６３３　８　４６　８４６．０３　２０１０　６０５．３２２　１　５２　８８９．１７　对该算例，隐藏层神经元数取为３，网络精度取为１．０ｅ一２，　Ｎ取为２０　０００，　＝０．０５。结果，仅经过９２次训练，精度即达到　要求。此外，为了提高精度，可以对已知的数据进行修正处理，　然后再进行预测，就会得到更高精度的预测值。　所以，改进后的ＢＰ神经网络模型在机场的吞吐量预测中　能够获得理想的精度，本模型在机场吞吐量预测中可以得到广　题的预测达不到满意的结果。　【参考文献】　［１］廖成，刘鲁，晓斌．机场旅客吞吐量的人工神经网络预测　方法［Ｊ］＿／Ｊ、型微型计算机系统，２００２，（１２）：１　５００－１　５０４．　【２憔朋朋．机场旅客吞吐量的影响机理与预测方法研究　［Ｊ】．交通运输系统工程与信息，２００２，（１２）：１０７—１　１０．　［３］白晨明，孟建军，周晓丽，蒋兆远．神经网络在机场物流　预测中的应用研究［Ｊ］．兰州交通大学学报（自然科学　版），２００４，（６）：３９—４３．　［４］肖辞源．工程模糊系统［Ｍ］．北京：科学出版社，２００４．　［５］蒋宗礼．人工神经网络导论［Ｍ］．北京：高等教育出版社，　２００ｌ＿　［６］Ｐａｔｒｉｃｋ　Ｋ　Ｓｉｍｐｓｏｎ．Ａｒｔｉｉｆｃｉａｌ　ｎｅｕｒｌａ　ｓｙｓｔｅｍｓ－ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ，　ｐａｒａｄｉｇｍｓ，ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，ａｎｄ　ｉｍｐｌｅｍｅｎｔ［Ｍ］．Ｐｅｒｇａｍｏｎ　Ｐｒｅｓｓ　ｉｎｅ，１９９０．　［７］Ｇｅｏｇｒｅ　Ｄ　Ｍ，Ｍｉｃｈａｅｌ　Ｎ　Ｖ，Ｇｅｏｇｒｅ　Ｓ　Ａ．Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　ｂａｃｋ　ｐｍｐ￣ａｔｉｏｎ　ｔｒａｉｎｉｎｇ　ｗｉｔｈ　ｖａｒｉａｂｌｅ　ｓｔｅｐｗｉｓｅ［Ｊ］．Ｎｅｕｒａｌ　Ｎｅｔｗｏｒｋｓ，１９９７，１０（１）：６９－８２．　［８］蓝永超，康尔泗，徐中民，陈仁升，张济世．ＢＰ神经网络在　径流长期预测中的应用［ＪＪ．中国沙漠，２００１，（３）：９７—１００．　［９】林新波，张质良，阮雪榆．利用ＢＰ神经网络预测材料温　锻流动应力［Ｊ】．上海交通大学学报，２００２，（４）：４５９－４６２．　［１Ｏ］范志刚，邱宝贵，贾娟鱼，白晨光．基于ＢＰ神经网络的　高炉焦比预测方法［Ｊ］．重庆大学学报，２００２，（６）：８５—９１．　［１１］Ｃｈａｒｌｅｓ　Ｗ　Ｌ．Ｔｒａｉｎｉｎｇ　ｆｅｅｄ　ｆｏｒｗａｒｄ　ｎｅｕｒａｌ　ｎｅｔｗｏｒｋｓ：ａｎ　ｌａｇｏｒｉｔｈｍ　ｇｉｖｉｎｇ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ　ｇｅｎｅｒｌａｉｚａｔｉｏｎ［Ｊ】．Ｎｅｕｒａｌ　Ｎｅｔｗｏｒｋｓ，１９９７，１Ｏ（１）：６１－６８．　［１２］张火明，杨建民．ＢＰ神经网络预测技术在船舶与海洋　工程中的应用研究［Ｊ】＿上海交通大学学报，２００２，（４）：　４６９－４７２．　［１３１赵胜利，刘燕，李书全，庞章斌．用ＢＰ神经网络预测地　下水动态［ＪＪ．河北农业大学学报，２００２，（４）：２０５—２０７．　［收稿日期］２００６－０４—０９　【作者简介】唐琮沅（１９６９一），男，广西桂林人，管理学博　士，高级工程师，副教授，桂林电子科技大学　管理系硕士生导师，中国青年科技协会会　员，全国青联委员，广西青联副主席。　吴桂先（１９６９一），女，湖南常德人，管理学硕　士，研究方向：人力资本、管理创新。　一３７—