I A ES   I n te r n at i o n al   Jo u r n al   o A r ti fi c i al   I n te l l i ge n c e   (I J - AI )   V o l .   9 ,   N o .   3 S e pt e m b e r   20 20 ,   pp .   456 ~ 463   IS S N :   2252 - 8938 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j a i . v 9 .i 3 . pp 456 - 463             456       Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i j ai . i ae s c or e . c om   C o m p a r i so n   o f   d a i l y   r a i n f a l l   f o r e c a st i n g   u s i n g   m u l t i l a y e r   p e r c e p t r o n   n e u r a l   n e t w o r k   m o d e l       M az w i n   A r l e e n a   M as n gu t 1 ,   S h u h ai d I s m ai l 2 ,   A i d a   M u s tap h a 3   S u h ai l M o h d   Y as i n 4   1, 2 F a c ul t y   o f   A ppl i e S c i e nc e s   a nd   T e c hno l o gy ,   U ni v e r s i t i   T u H u s s e i O n M a l a y s i a ,   P a g o h,   M ua r ,   J o ho r ,   M a l a y s i a   3 ,4 F a c ul t y   o f   C om put e r   S c i e nc e   a nd   I nf o r m a t i o M a n a g e m e nt ,   U ni v e r s i t y   T un   H us s e i O nn  M a l a y s i a ,   P a r i t   R a j a ,   B a t P a ha t ,   J o ho r ,   M a l a y s i a       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T   Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e F e b   18 ,   2 0 20   R e v i s e A pr   1 8 ,   20 20   A c c e pt e M a y   2 ,   20 20       R a i nf a l l   i s   i m po r t a nt   i p r e d i c t i ng   w e a t h e r   f o r e c a s t   pa r t i c ul a r l y   t t he   a g r i c ul t ur e   s e c t o r   a nd  a l s o   i e nv i r o nm e n t   w h i c g i v e s   g r e a t   c ont r i bu t i o t o w a r ds   t he   e c o no m y   o f   t he   na t i o n.   T hu s ,   i t   i s   i m po r t a nt   f o r   t h e   hy dr o l o g i s t s   t o   f o r e c a s t   da i l y   r a i nf a l l   i o r de r   t o   he l t he   o t he r   pe o pl e   i t he   a g r i c ul t u r e   s e c t o r   t o   pr o c e e w i t t he i r   ha r v e s t i ng   s c he du l e s   a c c o r di ng l y   a n t o   m a ke   s ur e   t he   r e s u l t s   o f   t he i r   c r o ps   w o ul be   s a t i s f y i ng .   T hi s   s t udy   i s   s e t   t o   f o r e c a s t   t he   d a i l y   r a i nf a l l   f u t ur e   v a l ue   u s i ng   A R I M A   m o de l   a nd  A r t i f i c i a l   N e u r a l   N e t w o r ( A N N )   m o de l .   B o t m e t ho i s   e v a l ua t e by   us i ng   M e a n   A bs o l ut e   E r r o r   ( M A E ) ,   M e a F o r e c a s t   E r r o r   ( M F E ) ,   R o o t   M e a S qua r e E r r o r   ( R M S E )   a nd  c o e f f i c i e nt   o f   de t e r m i na t i o ( R ) .   T he   r e s u l t s   s ho w e t ha t   A N N   m o de l   ha s   o ut pe r f o r m e r e s ul t s   t h a A R I M A   m o de l .   T h e   r e s u l t s   a l s o   s ho w e A N N   ha s   und e r - f o r e c a s t   t h e   da i l y   r a i nf a l l   da t a   by   2. 21%   c o m pa r e   t o   A R I M A   w i t o v e r - f o r e c a s t   o f   - 3. 34% .   F r o m   t h i s   s t udy ,   i t   s ho w s   t ha t   t he   A N N   ( 6, 4, 1)   m o de l   pr o duc e s   be t t e r   r e s u l t s   o f   M A E   ( 8 . 42 08) ,   M F E   ( 2 . 21 88) ,   R M S E   ( 34 . 67 40)   a n R ( 0. 9432 )   c o m pa r e d   t o   A R I M A   m o de l .   T hi s   ha s   pr o v e t ha t   A N N   m o de l   ha s   o ut p e r f o r m e A R I M A   m o de l   i pr e di c t i ng   da i l y   r a i nf a l l   v a l ue s .   Ke y w or d s :   A r t i f i c i a l   n e u r a l   n e t w o r k   A ut o r e g r e s s i v e   D a i l y   ra i n f a l l   F o r e c a s t i ng  pe r f o r m a n c e   m e a s u r e m e nt   T hi s   i s   an   ope n   ac c e s s   ar t i c l e   u nde r   t he   C C   B Y - SA   l i c e ns e .     Cor r e s pon di n g   Au t h or :   S h u ha i d a   Is m a i l ,   F a c ul t y   of   A ppl i e S c i e n c e a n d   T e c hn o l o gy ,   U n i v e r s i t y   T u n   H us s e i O nn   M a l a y s i a .   P a go h ,   M u a r ,   J o h o r,   M a l a y s i a .   E m a i l :   s hu h a i da @ u t h m . e du. m y       1.   I N TR O D U C TI O N   B a c i n   2017 ,   ha l f   o P ul a u   P i na n ha s ub m e r ge w i t h   f l oo d w a t e r s   pa rt i c ul a r l y   i n   i s l a n a s   w e l l     a s   i n   m a i n l a n d .   It   ha c a us e a   l o t   o f   da m a ge s   a n f a t a l   i n   s o m e   a r e a s .   It   i s   n e e de t o   f i n a   s ui t a b l e   m e t h o t h a t   c a p r e di c t   l o n g   t e rm   p r e d i c t i o o f   r a i n f a l l .   F r o m   f i n d i n a   s u i t a b l e   m e t h o w i l l   b e   a b l e   t o   a s s i s t   t h e   a ut h o r i t i e s   o r   c e r t a i n   pa rt i e s   t o   b e   w e l l - p r e pa r e a nd  m a k e   pl a n s   t o   p r e v e n t   t h e s e   w a t e r - r e l a t e p r o b l e m s   f r o m   h a p pe ni n g .   O t h e r   t ha n   t ha t ,   ra i n f a l l   f o r e c a s t i n g   i s   v e r y   i m po r t a n t   i a g ri c ul t u r e   f i e l ds   w h i c h   c a a l s o   h e l p   i de c i s i o n   m a ki ng  a n pe r f o r m i n s t ra t e gi c   pl a nn i ng.   T h e   a b i l i t y   t o   pr e di c t   a nd  fo r e c a s t   ra i n f a l l   qua nt i t a t i v e l y   c a n   h e l c r o pl a nt i n de c i s i o n s ,   r e s e r v o i r   w a t e r   r e s o ur c e   a l l o c a t i o n,   t ra f f i c   c o n t r o l ,   t h e   o pe r a t i o n   o f   s e w e r   s y s t e m s   a n d   c o n f r o n t i ng  w a t e r - re l a t e p r o b l e m s   s uc a s   f l o od  a nd  d r o ug ht   [1 ].   P r e v i o us   r e s e a r c h e r s   ha v e   s h ow n   a n   i n c r e a s e i n t e r e s t   i m o de l   de ve l o pm e n t   o t i m e   s e r i e s   i n     us i n ra i n f a l l   da t a .   T h e r e   w e r e   s e ve r a l   a t t e m p t s   i n   f o r e c a s t i n r a i n f a l l   d a t a   us i n v a ri o us   t e c h n i que s   a n d   m e t h o ds   i n   w h i c h   c a n   p r o duc e   a   w e l l   de v e l o pm e n t   m o de l .   F o r e c a s t i ng  m e t h o h a s   b e c o m e   ve r y   p o pul a r   2 2 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   A r t i f   I n t e l l   IS S N :   2252 - 8938       Com par i s on   of   da i l y   r ai nf a l l   f or e c as t i ng   us i ng   m u l t i l a y e r   pe r c e pt r o n . . .   ( Maz w i A r l e e na  Mas ngu t )   457   a m o ng  r e s e a r c h e r s   due   t o   t h e   de v e l o pm e n t   o f   t h e   da t a   c o l l e c t i o n   t o o l s ,   c o m put a t i o m e t h o ds   a n d   c o m put e s of t w a r e   t o   pe r f o r m   t h e   a na l y s i s .   T h e r e   a r e   s e v e r a l   m e t h o ds   c a n   b e   us e d   t o   p e r f o r m   t h e   t i m e   s e r i e s   fo r e c a s t i n a n a l y s i s   w h i c a r e   M u l t i pl e   L i n e a r   R e gr e s s i o n,   G e n e t i c   A l go ri t hm ,   S uppo rt   V e c t o r   M a c hi n e   (S V M ),   a n d   F uz z y   L o gi c   [2 - 3].   M a n y   r e s e a r c h e r s   us e A N N   a s   t h e   b a s i c   i de a   o f   m o de l   c om b i na t i o n   i n   f o r e c a s t i n ra i n f a l l   m o de l s   t o   c a pt ur e   di f f e r e n t   pa t t e rn s   o f   t h e   da t a .   T h e   p a r a l l e l   d i s t r i b ut e pr o c e s s i n a r c hi t e c t u r e   o f   A N N   h a s   p r o v e d   t o   be   a   v e r y   p ow e r f ul   c o m put a t i o na l   t o o l   w h i c h   i s   n o w   be i n us e i n   s e v e r a l   f i e l ds   t o   m o de l   t h e   dy n a m i c   pr o c e s s e s   s u c c e s s f ul l y   i n c l udi n t h e   r a i n f a l l   [4 - 5].   H ow e ve r ,   a   m a j o r   pr o b l e m   w i t h   t h i s   ki nd  of   a ppl i c a t i o n   i s   t h a t   m a n y   r e s e a r c h e r s   h a v e   t ri e t o   c o m pa r e   t h e   pe r f o r m a n c e   of   t h e   A R IM A   a n A N N   m o de l s ,   b ut   t h e i r   r e s ul t s   w e r e   di f f e r e n t   f r o m   e a c o t h e r.   A n   e xt e n s i v e   c o m pa r a t i v e   s t udy   b e t w e e n   A R IM A   a n A N N   m o de l   w e r e   c a rri e o ut   by   m a n y   pa s t   r e s e a r c h e r s   i n   o r de r   t o   i n v e s t i ga t e   t h e   m o s t   s ui t a b l e   m o d e l s   t h a t   c a n   b e   us e d   t fo r e c a s t   r a i n f a l l   da t a .     A N N   i s   a   n o n - l i n e a r   m o de l   w h i c h   h a v e   b e e n   w i de l y   us e fo r   r e s o l v i n f o r e c a s t i n p r o b l e m   a s     i de nt i f i e d   by   [6 - 11].   P r e v i o us   r e s e a r c h e r s   s uc h   a s   i n   [12 - 13 ]   ha pe r f o r m e a   c o m pa r a t i v e   a n a l y s i s   be t w e e n   A R IM A   a n A N N   m o de l   t o   d e t e r m i n e   t h e   a pp r o p r i a t e   m o de l s   fo r   r a i n f a l l   f o r e c a s t i n g .   T h e y   c o n c l ude   t ha t   A N N   m e t h o w a s   a pp r o pri a t e   i n   f o r e c a s t i n r a i n f a l l   w hi c o ut pe r f o r m s   A R IM A   m e t h o ds .   S i m i l a rl y ,   [14]   a l s o   f o un t ha t   A N N   c a o ut pe r f o r m s   t h e   A R IM A   m o de l s .   T h e y   c o n f i r m e t h a t   A N N   m e t h o ds   a r e   c a p a b l e   i n   m o de l l i n g   t h e   c o m pl e R a i n f a l l - ru n o ff   r e l a t i o n s h i p .   A r t i f i c i a l   N e u ra l   N e t w o r ks   w e r e   w i de l y   us e i n   m a n y   di ffe r e nt   f i e l ds   s uc h   a s   d i gi t a l   i m a ge   [15] ,     f a ul t   de t e c t i o n   [16] ,   go l p ri c e   fo r e c a s t i n [1 7],   h e a l t h c a r e   [18]  a nd  m a n y   m o r e .   F o r   a n   i n s t a n c e ,   [ 19]  us e A N N   t o   fo r e c a s t   da i l y   r a i n f a l l   o n   T u r ke y   t o   ob s e r ve   w a v e l e t   o f   t h e   A N N   m o de l .   A s   a   r e s ul t ,   a   c l o s e   e s t i m a t i o f o r   da i l y   r a i n f a l l   pe a ks   w a s   o bs e r v e d.   S i m i l a r l y ,   a   s t udy   c o n duc t e by   [20]  pr e s e n t e a   s uc c e s s f ul   i n t e g r a t i o n   o f   w a ve l e t   a nd  A N N   f o r   m o n t hl y   r a i n f a l l   p r e d i c t i o n s   i I n d i a .   F u r t h e rm o r e ,   [ 21]  us e B a c k - P r o pa ga t i o n   (B P of   A N N   t o   m o de l   a n   h o url y   r a i n f a l l   r u n o f f.   T h e   r e s ul t s   s h o w   t ha t   B P   o f   A N N   c a n   pe r f o r m   s a t i s f a c t o r i l y   a n p r o v e t o   b e   s upe r i o r   m o de l   w h i c h   p r e s e nt e a n   a c c e pt a b l e   a b i l i t y   t f i n t h e   r e l a t i o n s h i b e t w e e n   r a i n f a l l   a n d   r u n o ff   us i n o n l y   r a i n f a l l   d a t a   a n d   r u n o f f   da t a .   S t udi e s   by   [22 - 23]  e xa m i n e d   t h e   f o r e c a s t i n m o de l s   f r o m   d i f f e r e n t   t e c hni que s   t o   m a ke   a   c o m pa r i s o i n   i de nt i f y i n t h e   b e s t   m o d e l   fo r   pr e di c t i o n   o r a i n f a l l .   T h e   a ut h o r   f o un o ut   t h a t   A N N   a ppr o a c h   i s   b e t t e r   t ha n   a n y   m o de l s   a s   i t   c a n   a na l y s e s   a   n o n - l i n e a r   b e h a v i o ur   pa t t e rn   of  r a i n f a l l .   O t h e r   t ha n   t ha t ,   a c c o r di n t o   [24 - 25]  w h o   h a c a rr i e o ut   t hr e e   ra i n f a l l   f o r e c a s t i n m o de l s   b a s e o n   a   m o nt h l y   da t a   b a s i s   w h e r e   h e   us e A R IM A ,   A N N   a n M L R   t e c hn i que s   t o   a n a l y s e s   h i s   r e s e a r c h.   T h e   r e s ul t s   t ha t   h e   o b t a i n e w a s   t h e   a pp l i c a t i o o f   n e ura l   n e t w o r m o de l   w e r e   m o r e   c a p a b l e   o f   fo r e c a s t i n g   a a c c ura t e   r e s ul t   c o m pa r e t o   t h e   o t h e t w o   m o de l s .   A   s t ud y   f r o m   [26]  pr o po s e d   a   d y n a m i c   r e c urr e n t   t i m e - de l a y   n e ur a l   n e t w o r fo r   m o n t hl y     ra i n f a l l   f o r e c a s t   i n   Q ue e n s l a n d ,   A us t ra l i a .   T h e   n e t w o r p r o t o t y p e   m o de l s   h a v e   a   l o w e r   e rr o w h e n   c o m pa r e d   w i t h   t h e   f o r e c a s t s   ge n e ra t e by   t h e   s t a n d a r m o de l s   us e by   t h e   A us t ra l i a B ur e a u   o f   M e t e o r o l o g y .   M o r e ov e r ,   t h e y   c a rr i e o ut   t hr e e   r a i n f a l l   f o r e c a s t i n m o de l s   t h a t   w e r e   de v e l o pe b a s e o n   A R IM A ,     A N N   a n m ul t i pl e   l i n e a r   r e g r e s s i o n.   T h e   ra i n f a l l   w a s   e s t i m a t e b a s e o n   a   m o n t hl y   b a s i s .   T h e y   ob s e r v e   t h a t   t h e   m ul t i l a y e r   f e e fo r w a r B a c k - P r o pa g a t i o n   (B P n e u ra l   ne t w o r m o de l   f o r e c a s t   w a s   b e t t e r   t h a n   t h e   o t h e t w o   m o de l s .   T h e   a i m   o f   t hi s   s t udy   i s   t o   c o m pa r e   w h i c h   m e t h o c a n   p r o v i d e   m o r e   a c c ura t e   f o r e c a s t i n r e s ul t s   f o r   da i l y   r a i n f a l l   da t a .   T h e   da t a   a r e   a na l y z e by   us i n t w o   m e t h o ds   w h i c h   a r e   A R IM A   a n A N N   m e t h o ds .     T h e   m o de l s   o b t a i n e f r o m   e a c h   m e t h o w i l l   b e   e v a l ua t e a nd  c o m pa r e b a s e o n   t h e   f o r e c a s t i n pe r f o r m a n c e s   m e a s u r e m e nt   o f   M e a n   A b s o l ut e   E rr o r,   M e a F o r e c a s t   E rr o r ,   R oo t   M e a S qua r e   E rr o a nd  c oe ff i c i e n t   o f   de t e r m i na t i o n.   T h e   m o de l s   t h a t   p r o v i de s   a   hi gh   a c c ura c y   w i l l   b e   c h o s e n   a s   t h e   b e s t   m o de l   t fo r e c a s t   da i l y   ra i n f a l l .       2.   R ES EA R C H   M ET H O D   T h e r e   a r e   s e ve r a l   m e t h o ds   t h a t   c a n   b e   us e t fo r e c a s t   r a i n f a l l   da t a .   In   t hi s   s t udy ,   t w m e t h o ds   w e r e   a ppl i e t o   fo r e c a s t   r a i n f a l l   da t a   w h i c h   a r e   A R IM A   m o d e l   a n A N N   m o de l .   F i r s t l y ,   t h e   da t a   n e e t unde r go e s   da t a   p r e - p r o c e s s i n b e fo r e   pr o c e e di n w i t h   a n y   t i m e   s e r i e s   m e t h o d.   T h e s e   t e c hn i que s   a r e   i n v o l v e d   w i t da t a   n o rm a l i z a t i o n,   d a t a   l a ggi ng  a n d   da t a   s pl i t t i n g .   D a t a   n o rm a l i z a t i o i s   o n e   o f   m e t h o ds   us e i da t a   p r e - p r o c e s s i n t o   o b t a i n   t h e   p r e c i s i o   of   t h e   fo r e c a s t   of   t h e   m o de l .   T h e   r a nge   of   da t a   us e i n   t h i s   m e t h o w e r e   be t w e e n   [0, 1] .   T h e   pu r po s e   t o   us e   t h i s   n o rm a l i z a t i o n   ra n ge   i s   b e c a us e   s i gm o i (l o gi s t i c a c t i v a t i o n   f un c t i o n   w a s   us e i n   t hi s   s t udy .     N e xt ,   f o r   da t a   l a gg i n i s   w h e r e   i t   i n v o l ve s   w i t h   l a y e r s   of   n o de s   w h i c h   c o n s i s t   o i n pu t   n o de s ,   h i d de n   l a y e r a n o ut p ut   n o de s .   I n   t h i s   r e s e a r c h,   t h e   i nput   v a r i a b l e s   a r e   c o ns t ruc t e t hr o ug t ri a l   a n d   e rr o r   m e t h o d.   T h e   da t a   a r e   n e e t o   b e   s pl i t t i n g   i nt o   t r a i n i ng  a n t e s t i n g   s e t .   I n   d a t a   s p l i t t i ng,   t ra i ni n s e t     w i l l   h a v e   m o r e   a l l o c a t i o t ha n   t e s t i n s e t   w i t a   p r o po r t i o o f   90%  ve r s us   10% ,   80 v e r s us   20%   o r   7 0%  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2252 - 8938     I n t   J   A rt i f   I nt e l l ,   V o l .   9 ,   N o .   3 S e pt e m b e r   20 20 :     456     4 63   458   v e r s us   30%  [27].   T hr o ug h o ut   t h i s   s t udy ,   t h e   d a t a   w i l l   b e   s p l i t t e i n t o   80%  a nd  20%  w h i c h   c o n s i s t s   o f   876   t r a i ni n da t a   a n 220  t e s t i n d a t a .   O t h e r   t ha n   t ha t ,   m o de l   a s s um p t i o n s   a r e   a l s o   b e i n a pp l i e i t h e   pr e l i m i n a r y   t e s t   t o   c h e c t h e   s t a t i o na r i t y   a n d   n o rm a l i t y   of   t h e   da t a   f o r   f o r e c a s t i n p u r po s e s .       2. 1 .     S tu d a rea   F o r   t h i s   a na l y s i s ,   da i l y   r a i n f a l l   d a t a   f r o m   s t a t i o n   52 04048 ,   S i m p a n A m pa t ,   P ul a u   P i na n g   a s   a   c a s e   s t udy .   T h e   da t a   w a s   t a ke n   f o r   y e a r s   w h i c h   w a s   f r o m   J a n u a r y   2016  unt i l   D e c e m be r   2018 .   T h e   d a t a   c o n s i s t s   of   i n f o r m a t i o n   o n   d a i l y   t o t a l s   o f   r a i n f a l l   (i m m ) ,   m i n i m u m ,   m a x i m u m   a n t o t a l   ra i n f a l l   pe r   m o n t h   a s   w e l l   a s   a nn u a l   ra i n f a l l .   T h e   da i l y   t o t a l s   o f   r a i n f a l l   w e r e   us e a s   t he   v a r i a b l e s   fo r   t hi s   r e s e a r c h.   A f t e t ha t ,   t h e   da t a   unde r go e s   da t a   n o rm a l i z i n g ,   l a ggi n g   a n s p l i t t i n g   p r o c e s s .   F i gur e   s h o w s   t h e   m a o f   t h e   s t udy   a r e a .             F i gu r e   1 .   M a o f   t h e   s t u dy   a r e a     2. 2 .     A R I M A   m o d e l   A R IM A   m o d e l   w h o   w a s   i n t r o duc e by   Bo &   J e n ki n s   i s   o n e   of   t h e   m o s t   po pul a r   f o r e c a s t i n g   m e t h o ds   i n   r e s e a r c h   a n p ra c t i c e .   G e n e ra l l y ,   A R IM A   m o de l   i s   r e f e rr e t o   a s   a A R IM A       m o de l   w h e r e   p   i s   t h e   o r de r   o f   t h e   A c o m po n e n t ,   d   i s   t h e   de gr e e   of   t h e   n u m b e r   o t i m e s   t h e   s e ri e s     ha s   b e e n   di f fe r e n c i ng  a n q   i s   t h e   o r de r   o f   t h e   M A   c om po n e n t   w h i c h   a r e   n o n - n e ga t i v e   i nt e ge r s   [28] .     T h e s e   Bo x - J e n ki n s   p r o c e dur e s   w e r e   i n v o l ve w i t h   m o de l   i de nt i f i c a t i o n ,   pa ra m e t e r   e s t i m a t i o n   a n m o de l   di a g n o s t i c   c h e c ki n g   [29 ].   T h e   f i r s t   s t e i n   m o de l   i de n t i f i c a t i o n   a r e   t o   de t e rm i n e   t h e   t i m e   s e r i e s   i s   s t a t i o n a r y   o r   n o t   s t a t i o n a r y .   If   t h e   da t a   i s   n o t   s t a t i o na r y ,   a   n o n - s e a s o n a l   di f f e r e n c i n c a n   b e   a ppl i e t o   t h e   da t a   t o   m a ke   i t   s t a t i o na r y .     A f t e r   t h a t ,   t h e   m o de l s   c a n   b e   i de n t i f i e a c c o r di ng  t o   t h e   g ui de l i n e   o f   t h e   a ut o c o r r e l a t i o n s   f un c t i o n s   (A CF )   pl o t   a n pa rt i a l   a ut o c o r r e l a t i o n s   f un c t i o n   (P A CF pl o t .   T h e   gui de l i n e   f o r   t h e   m o de l   i de n t i f i c a t i o n   a r e     s h o w n   i T a b l e   1.         T a b l e   1 G u i de l i n e   f o r   A R IM A   m o de l   i de n t i f i c a t i o n   A C F   P A CF   M o d e l   D i e s   d o w n   Cu t s   o ff  a f t e l a g   p   A R( p )   Cu t s   o ff  a f t e l a g   q   D i e s   d o w n   M A ( q )   D i e s   d o w n   D i e s   d o w n   A R M A ( p , q )   Cu t s   o ff  a f t e l a g   q   Cu t s   o ff  a f t e l a g   p   A R( p o r   M A ( q )       N e xt ,   a f t e r   t h e   m o de l s   h a v e   be e n   i de n t i f i e d,   t h e   e s t i m a t i o of   t h e   c o n s t a n t   a nd  c o e ff i c i e n t s   of   t h e   e qua t i o n   m us t   b e   ob t a i n e d.   F o m o de l   e s t i m a t i o n,   w e   n e e t o   e s t i m a t e   t h e   pa ra m e t e r   f o r   a   t e n t a t i v e   m o de l   ( , , ) p d q Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   A r t i f   I n t e l l   IS S N :   2252 - 8938       Com par i s on   of   da i l y   r ai nf a l l   f or e c as t i ng   us i ng   m u l t i l a y e r   pe r c e pt r o n . . .   ( Maz w i A r l e e na  Mas ngu t )   459   t h a t   ha s   b e e n   s e l e c t e d.   P a ra m e t e r s   t ha t   a r e   j udge d   s i g n i f i c a nt l y   di ff e r e n t   f r o m   z e r o   a r e   r e t a i n e d   i t h e   f i t t e m o de l   w h i l e   pa ra m e t e r s   t h a t   a r e   n o t   s i g ni f i c a nt   a r e   d r o ppe f r o m   t h e   m o de l .   L a s t   b ut   l e a s t ,   t h e   a de qua c y   of  t h e   m o de l   m us t   b e   c h e c i n   m o de l   di a g n o s t i c   c h e c ki n s t e p.     Bo x - L j un t e s t   i s   us e f o r   t e s t i ng  t h e   l a c o f   f i t   of   a   t i m e   s e r i e s   m o de l   a n d   r e s i dua l   o f   t h e   t i m e   s e ri e s   a r e   c o r r e l a t e o r   u n c o rr e l a t e a f t e r   f i t t i ng  a n   A R IM A   m o de l   t o   t h e   da t a .   T h e   m o de l   w i t h   t h e   s m a l l e s t   p - v a l ue   of  t h e   e s t i m a t e p a r a m e t e r   v a l ue   a n t h e   h i g h e s t   p - v a l ue   o f   t h e   B o x - L j un t e s t   w a s   c h o s e n.   O t h e r   t h a t ha t ,     t h e   m o de l   i s   a l s o   be i n s e l e c t e us i n t h e   A ka i ke   I n f o r m a t i o n   C r i t e ri o n   (A I C)  c r i t e r i a .   T h e   m o de l   w i t h   t h e   s m a l l e s t   A IC   v a l ue   w i l l   b e   c h o s e n   w hi c s h o w s   a a de qu a t e   m o de l .       2. 3 .     ANN  m o d e l   A N N   i s   o n e   o f   t h e   o t h e m e t h o ds   t ha t   c a b e   a ppl i e d   i t i m e   s e ri e s   a na l y s i s   w h i c i s   w i de l y     us e by   t h e   r e s e a r c h e r s .   T h e r e   a r e   s e v e r a l   s t e ps   t ha t   a r e   r e q ui r e i n   o rde r   t o   s uc c e s s f ul l y   fo r e c a s t   t h e   n e u ra l   n e t w o r ks   m o de l .   T h e   s t e ps   a r e   n e t w o r a r c h i t e c t ur e ,   l e a rni n a l go r i t hm   a n t h e   a c t i v a t i o n   f un c t i o n s .     D a t a   n o r m a l i z a t i o n   a r e   o f t e n   pe r f o r m e b e fo r e   e xe c ut i ng  w i t h   t h e   A N N   m o de l   i n   t r a i n i ng  p r o c e s s .     T h e   i nput   d a t a   n e e t o   be   n o r m a l i z e a c c o r di n t o   t h e   a c t i v a t i o n   f un c t i o n   us e d.   It   c a n   h e l t o   m i n i m i z e   t h e   e rr o o f   t h e   m o de l .   In   t h i s   s t udy ,   M L P   s t r uc t u r e   c o n s i s t s   of   t hr e e   l a y e r s   w h i c h   a r e   i nput   l a y e r ,   hi dde n   l a y e r   a n d     o ut put   l a y e r .   A   t o t a l   o f   35  M L P   n e t w o r m o de l s   w e r e   de v e l o pe us i ng  d a i l y   r a i n f a l l   da t a .   F o i n p ut   n o de s ,     i t   i s   de t e r m i n e a c c o r di n t o   da t a   l a ggi n g   t e c hn i que .   T h e   a p pl i c a t i o o f   us i n g   da t a   l a ggi ng  t e c hn i que   w a s   t o   e v a l ua t e   t h e   fo r e c a s t i n pe r f o r m a n c e   of   t h e   m o de l   i n   de t a i l s   a nd  t h e   c a pa b i l i t y   of   t h e   m o de l s .   T h e   ge n e ra t e l a gg i n o b s e r v a t i o n s   w e r e   ob t a i n e f r o m   t r i a l   a nd  e rr o r   o f   i n put   v a r i a b l e s .   T h e   t ra i ni n n u m b e r   of   h i dde n   l a y e r   n o de s   us e i n   t h i s   m o de l l i ng  a r e   f r o m   t 10  w h i c h   i s   b a s e o n   pr e v i o us   r e s e a r c h e r ’s   pa pe r   a n a l s t hr o ugh  t ri a l   a n d   e rr o r.   F u rt h e r m o r e ,   t h e r e   i s   o n l y   o n e   n o de   u s e fo r   o ut pu t   l a y e r .   In  m o de l l i ng  o f   A N N   m o de l   f o r   d a i l y   r a i n f a l l   da t a ,   t h e   n e t w o r t ha t   a ppl i e w a s   M L P   w h i c c o n t a i n s   i nput ,   h i dde n   a n o ut pu t   l a y e r .   T h e   m o de l s   w e r e   t r a i n e b a s e o n   l e a rni n m e t h o w h i c h   i s   t h e   gra di e nt   de s c e n t   b a c k - pr o pa g a t i o n   a l go ri t hm .   T hi s   a l go r i t hm   c o n s i s t s   o f   t w o   pa ra m e t e r s   w h i c h   a r e   l e a rni n g   ra t e   ( lr a nd  m o m e n t u m   c o e ff i c i e n t   ( mc ) .   T h e   pa r a m e t e r s   w e r e   de t e r m i n e   b a s e o n   pr e v i o us   r e s e a r c h e r ’s   pa pe r   a n t hr o ug h   t ri a l   a n e rr o r   m e t h o d.   T h e   n e u r a l   n e t w o r m o de l   w a s   t r a i n e w i t h   lr   o f   0. 3,   a n mc   pa r a m e t e r s   o f   0. a n d   n u m b e r   o f   t ra i ni n g   e po c h s   w a s   1000 .   F o r   t h e   a c t i v a t i o n   f un c t i o n ,   t w o   a c t i v a t i o n   f un c t i o n   w e r e   n e e de t o   l i n t h e   n e ur o n s .   F o r   t h i s   s t udy ,   S i gm o i ( l o gi s t i c a c t i v a t i o f un c t i o n   w a s   us e f o r   t h e   h i dde l a y e r .   T hi s   a c t i v a t i o n   f u n c t i o ke e ps   t h e   ra n ge   fo r   t h e   hi dde n   l a y e r s   t o   b e   w i t hi n   t o   1.   N e xt ,   l i n e a r   a c t i v a t i o n   f un c t i o n   w a s   us e a t   t h e   o ut put   l a y e r   a s   t h e r e   i s   o n l y   o n e   r e s ul t   t ha t   i s   ge n e ra t e a t   t h e   o ut pu t   l a y e r ,   s o   t h e   us e of   l i n e a r   f u n c t i o i s   a c c e pt a b l e .   B o t h   o f   t h e   e qua t i o n   a r e   a s   f o l l ow s :       (1)       (2)     w h e r e   i s   t h e   i n pu t   v a l ue .     2. 4 .     F o r e c as ti n g   p e r fo r m an c e   m e as u r e m e n t   T h e   pe r f o r m a n c e s   o t h e   m o de l s   a r e   e v a l ua t e by   c a l c ul a t i ng  di f f e r e n c e   be t w e e n   t h e   o b s e r v e d   ra i n f a l l   da t a   a n t h e   m o de l   ge n e r a t e ra i n f a l l   da t a .   A c c o r di n t o   [30 - 32],   t h e r e   a r e   s e ve r a l   pe r f o r m a n c e   e v a l ua t i o m e t h o ds   w h i c h   c o ul b e   us e fo r   h y dr o l o gi c a l   fo r e c a s t i n m o de l .   F o r   t h i s   s t udy ,   t h e   f o r e c a s t i n g   pe r f o r m a n c e   i s   e v a l ua t e by   us i n M e a n   A b s o l ut e   E rr o r   ( M A E ),   M e a n   F o r e c a s t   E rr o r   (M F E ) ,   R oo t   M e a S qua r e   E rr o r   (R M S E a n c o e ff i c i e n t   o f   de t e r m i na t i o ( R ).   T h e   f o r e c a s t i n g   m o de l   t ha t   p r o v i de s     t h e   s m a l l e s t   v a l ue   of   M A E ,   M F E   a n R M S E   w e r e   a ppo i nt e a s   t h e   b e s t   m o d e l   f o r   f o r e c a s t i n g .   I n   a ddi t i o n ,   fo r   t h e   v a l ue   f o r   R w h i c h   a r e   b e t w e e n   a nd  1   w e r e   c h o s e n   w h i c h   s h o w s   h o w   w e l l   t h e   da t a   c a n   f i t     t h e   m o de l .   T h e   f o r m ul a   i s   s h o w n   b e l ow :       MAE   (3)     ( ) ( ) f x p u re lin x x  1 l o g 1 x f x sig x e  2 2 1 ˆ || n tt t yy n Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2252 - 8938     I n t   J   A rt i f   I nt e l l ,   V o l .   9 ,   N o .   3 S e pt e m b e r   20 20 :     456     4 63   460   R M S E   (4)     MFE   (5)     R   (6)     R   (7)     w h e r e     i s   t h e   o b s e r v e v a l ue   a t   pe ri o t ̂   i s   p r e di c t e v a l ue   a t   pe r i o t   i s   t h e   num b e r   o f   pe r i o ds   us e i c a l c ul a t i o n; i s   t h e   c o rr e l a t i o n   c o e ff i c i e n t ; i s   t h e   c o e ff i c i e n t   o f   de t e r m i n a t i o n ;     i s   t h e   num b e o f   pa i r s   of   da t a ; i s   t h e   o b s e r v e v a l ue   of   r a i n f a l l   d a t a ; i s   t h e   p r e di c t e v a l ue   o f   r a i n f a l l   da t a .         3.   R ES U LTS   A ND  DISCUSSIO N     T h e   da i l y   r a i n f a l l   da t a   s e t s   w e r e   s uc c e s s f ul l y   fo r e c a s t e us i n b o t h   A R IM A   a nd  A N N   m o de l s .   A R IM A   (3, 1, 1)  ha v e   t h e   s i g ni f i c a n t   p - v a l ue   f o r   e a c h   o f   t h e   pa r a m e t e r s   w hi c h   i s   l e s s   t h a t h e   s i g ni f i c a n t   l e v e l   of   =   0. 05 .   M o r e o ve r ,   t h e   s m a l l e s t   A IC  v a l ue   a n l a r ge s t   B ox - L j un t e s t   a r e   b e i n s e l e c t e w i t h   t h e   v a l ue   of   11060. 89  a n 0 . 231 a s   t h e   b e s t   m o d e l   t o   fo r e c a s t   da i l y   r a i n f a l l   i n   S i m pa ng  A m p a t ,   P ul a P i n a ng  i n   A R IM A   m e t h o d.   F urt h e rm o r e ,   A N N   m o de l   i s   c a p a b l e   o f   pr e di c t i n g   a n d   e f f i c i e nt l y   a s   t h i s   m e t h o w e r e   i n v o l v e   i n   a   n o n l i n e a r   m o de l l i ng  o f   r a i n f a l l   d a t a .   T h e   A N N   s t r uc t u r e   c o n s i s t s   o f   s e v e n   i n pu t   n o de s ,   t w o   t o   t e n   h i dde l a y e r   n o de s   a n o n e   o ut put   n o de s .   A   F e e F o r w a r B a c k - P r o pa g a t i o n   N e u r a l   N e t w o r o f   A N N   m o d e l   w a s   de ve l o pe d   w h e r e   t h e   m o de l   w a s   t r a i n e b a s e o n   gra d i e nt   de s c e n t   b a c k - pr o pa g a t i o n   a l go r i t h m   w i t h   s i gm o i d   (l o gi s t i c a c t i v a t i o n   f u n c t i o n   f o r   hi dde n   l a y e r   a n l i n e a r   a c t i v a t i o n   f un c t i o n   f o r   o ut put   l a y e r .   A N N   (6, 4 , 1 m o de l   w a s   t r a i n e a n d   t e s t e d.   N e xt ,   t h e   f o r e c a s t i ng  a c c ura c y   w a s   m e a s ur e a c c o r di n t o   ob s e r v e a n p r e d i c t e v a l ue     of   t h e   m o de l s .   A R IM A   a n d   A N N   m o de l s   w e r e   e v a l ua t e a n d   c o m pa r e t o   s e e   w h i c m e t h o p r o v i de s   t h e   m o s t   a pp r o p r i a t e   f o r e c a s t i ng  t o o l s   t o   fo r e c a s t   da i l y   r a i n f a l l   da t a .   T h e r e   i s   a   di f f e r e n c e   b a s e o n   t h e   r e s ul t s   ob t a i n e f r o m   a c c u ra c y   c h e c ki n g   b e t w e e n   A R IM A   a nd  A N N   m o de l s .   T h e   m e a s u r e m e n t   o f   t h e   l e v e l   of  a c c ur a c y   i s   b a s e o n   M A E ,   M F E ,   R M S E   a n d   R c r i t e r i a .   F r o m   t h e   a n a l y s i s   r e s ul t s ,   b o t h   of   t h e   m o de l s   a r e   c a pa b l e   a s   a   fo r e c a s t i n t o o l s   t o   fo r e c a s t   da i l y   ra i n f a l l   da t a .   T h e   m o de l s   t h a t   p r o v i de s   t h e   s m a l l e s t   e rr o r   of   M A E ,   M F E ,   R M S E   a n t h e   h i g h e s t   R   w e r e   a ppo i n t e a s   t h e   b e s t   fo r e c a s t i n m o de l s .   T a b l e   s h ow s   t h e   c o m pa r i s o n   o f   t h e   pe r f o r m a n c e   m e a s u r e     fo r   A R IM A   a n A N N   m o de l s .   B a s e o n   t h e   r e s ul t s ,   t h e   pe r f o r m a n c e   m e a s u r e   f o r   A N N   m o de l   s h o w s   a     b e t t e r   r e s ul t   c o m pa r e t o   A R IM A   m o de l   w h e r e   A N N   m o de l   o ut pe r f o r m s   A R IM A   m o de l .   T h e   e rr o r   m e a s u r e   of   t h e   t r a i n i ng  a nd  t e s t i ng  s e t   f o r   M A E   i n   A R IM A   m o de l   i s   78. 08 77  a nd  102 . 7644  r e s pe c t i v e l y .     T h e   e rr o r   m e a s u r e   of   A N N   m o d e l   h a s   a   l o w e r   v a l ue   of   e r r o r   m e a s u r e   i n   b o t h   t r a i n i ng  a n t e s t i n s e t   o f   M A E   a t   25. 6573   a nd  8 . 420 8.   W h i l e   f o r   M F E ,   i f   t h e   v a l ue   o f   M F E   i s   l a r ge r   t ha n   0 ,   i t   i ndi c a t e s   t h e   m o de l   i s   u n de r - f o r e c a s t .   If   i t   i s   l e s s   t h a n   0 ,   t h e   m o de l   m a y   l e a t o   ov e r - fo r e c a s t .   T h e   M F E   v a l ue   fo r   t ra i ni n a nd  t e s t i n o f   A R IM A   m o d e l   w e r e   2. 9 465  a n d   - 3. 3436   w h i c h   i n di c a t e s   t ha t   t h e   m o de l   i s   u n de r - f o r e c a s t   du ri n t r a i n i ng  t h e   m o de l   a n t e nds   t o   b e   o ve r - f o r e c a s t   i t e s t i n s e t .   T h i s   m e a n s   t ha t   f o r e c a s t   fo r   A R IM A   m o de l   t o   b e   l ow   i n   r e l a t i o n   t o   t h e   a c t ua l   de m a n i n   t ra i ni n s e t .   W hi l e   f o r   t e s t i n s e t ,   t h e   f o r e c a s t   v a l ue   i s   h i g h   i n   r e l a t i o n   t o   a c t ua l   de m a n d .   H ow e ve r ,   f o r   A N N   m o de l ,   unde r go e s   un de r - f o r e c a s t   i n   b o t h   t ra i n i n a n t e s t i n s e t .   T h e   m o de l   t e n ds   t o   b e   unde r - f o r e c a s t   w i t h   a n   a v e ra ge   a b s o l ut e   e r r o r   o f   13. 1511  i n   t r a i ni n a n 2 . 218 i n   t e s t i n w hi c h   t h e   f o r e c a s t   ha s   b e e n   i a   l o w   r e l a t i o t o   t h e   a c t u a l   de m a nd.   2 1 ˆ n tt i yy n 1 ˆ () n tt t yy n 22 22 n x y x y n x x n y y  2 2 22 22 n x y x y n x x n y y       R 2 R n x y 2 2 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   A r t i f   I n t e l l   IS S N :   2252 - 8938       Com par i s on   of   da i l y   r ai nf a l l   f or e c as t i ng   us i ng   m u l t i l a y e r   pe r c e pt r o n . . .   ( Maz w i A r l e e na  Mas ngu t )   461   T h e   t w o   m o d e l s   w e r e   be i n c o m pa r e b a s e o n   R M S E   v a l ue   w h e r e   i t   i s   us e t c o m put e s     t h e   v a r i a t i o n s   o f   t h e   ob s e r v e v a l ue s   a n t h e   p r e di c t e v a l ue s .   T h e   s m a l l e r   t h e   v a l ue   of   R M S E ,   t h e   b e t t e r     a n a c c ura t e   t h e   r e s ul t s   o f   t h e   fo r e c a s t   w o ul b e .   T h e   R M S E   v a l ue   fo r   A N N   m o de l   a r e   l o w e r ,   w h i l e   f o r   A R IM A   m o de l   i s   h i g h e r .   T hi s   m e a n s   t ha t   A N N   m o de l   c a n   p r o v i de   m o r e   a c c ur a t e   r e s ul t s   i n   f o r e c a s t i n   da i l y   r a i n f a l l   da t a .   T h e   c oe f f i c i e n t   o f   de t e r m i na t i o n ,   R c a n   a l s o   b e   m e a s ur e a n c o m pa r e d.   T h i s   m e a s u r e m e nt     e rr o r   h e l ps   t o   s e e   w h e t h e r   i t   g i v e s   t h e   f l uc t ua t i o n s   pe r c e nt a ge s   o f   o n e   v a r i a b l e s   t ha t   i s   p r e di c t e f r o m     o t h e r   v a r i a b l e s .   T h e   v a l ue   of   R   i s   be t w e e n   a n w h e r e   i t   de n o t e s   t h e   s t r e n g t h   o f   a   l i n e a r     a s s o c i a t i o n   b e t w e e n   a n d   y .   In   a dd i t i o n ,   i t   r e p r e s e n t s   t h e   pe r c e nt   o f   da t a   t ha t   i s   c l o s e s t   t o   t h e   l i n e   o f   b e s t   f i t .   T h e   c l o s e r   i t s   v a l ue   t o   1,   t h e   be t t e r   t h e   f i t   o r   r e l a t i o n s hi b e t w e e n   t h e   v a r i a b l e s .   T h e   r e s ul t s   o A N N   m o de l   fo r   t ra i ni n g   a nd  t e s t i n s e t   s h o w s   t h e   v a l ue   o f   R   i s   b e t w e e a n t h a t   i s   h i g a t   0. 8 227  a n d   0. 9432 .     A N N   m o de l   s h o w s   a   b e t t e f i t   a nd  po s i t i v e   r e l a t i o n s h i p   b e t w e e n   t h e   v a r i a b l e s   c o m pa r e d   t o   A R IM A   m o de l .   H e n c e ,   A N N   m o de l   o ut pe r f o r m s   A R IM A   m o de l   a n p r o v e n   t o   m o de l   a n f o r e c a s t   da i l y   r a i n f a l l   da t a .     F i gu r e   2   di s p l a y e a   g r a p h   o f   c o m pa ri s o n   o f   A R IM A   m o de l   v e r s us   A N N   m o de l .       T a b l e   2 .   Co m p a r i s o o f   t h e   pe r f o r m a n c e   m e a s u r e   o f   s e l e c t e d   A R IM A   a n d   A N N   m o de l s   M e t h o d   E rro r   M e a s u re   f o D a i l y   Ra i n f a l l   D a t a   i n   T ra i n i n g   S e t   E rro r   M e a s u re   f o D a i l y   Ra i n f a l l   D a t a   i n   T e s t i n g   S e t   M A E   M F E   RM S E   R   M A E   M F E   RM S E   R   A RI M A   (3 , 1 , 1 )   7 8 . 0 8 7 7   2 . 9 4 6 5   1 3 1 . 1 3 5 3   0 . 1 2 3 1   1 0 2 . 7 6 4 4   - 3 . 3 4 3 6   1 3 8 . 9 8 9 5   0 . 0 1 4 4   A N N   (6 , 4 , 1 )   2 5 . 6 5 7 3   1 3 . 1 5 1 1   5 7 . 2 9 3 1   0 . 8 2 2 7   8 . 4 2 0 8   2 . 2 1 8 8   3 4 . 6 7 4 0   0 . 9 4 3 2   N o t e s :   Bo l d   i s   t h e   s m a l l e s t   v a l u e .           F i gu r e   2 .   Co m p a r i s o o f   A R IM A   m o de l   v s   A N N   m o de l       4.   C O N C LU S I O N   B a s e o n   t h e   r e s ul t s   o b t a i n e d,   t h e   t w o   m o de l s   a r e   c o m pa r e d   a n e v a l ua t e i n   o rde r   t o   f i n t h e   b e s t   fo r e c a s t i n m o de l   t o   fo r e c a s t   r a i n f a l l   da t a .   T h e   p u r po s e   of   c o m pa r i n t h e s e   t w o   m o de l s   w a s   t o   f i n t h e   m o s t   s ui t a b l e   m e t h o t o   fo r e c a s t   da i l y   r a i n f a l l   da t a   w h i c c o n t a i n s   t h e   m i ni m um   a c c u r a c y   m e a s ur e .     F o r   t hi s   c o m pa r i s o n,   t h e r e   a r e   t hr e e   t y pe s   of   e r r o r   m e a s u re   t h a t   w a s   b e i n us e t o   e v a l ua t e   t h e   a c c u r a c y   m e a s u r e   o f   t h e   m o de l s   w h i c h   a r e   M A E ,   M F E   a n R M S E .   T h e   s m a l l e r   t h e   e rr o r ,   t h e   m o r e   a c c u r a t e   t h e   fo r e c a s t e d   r e s ul t s   o f   t h e   m o de l s   w o ul a c h i e v e .   M o r e ove r ,   t h e   c oe ff i c i e n t   o f   de t e r m i n a t i o n ,   R w e r e   a l s b e i n m e a s u r e a s   t o   i n s pe c t   t h e   b e t t e r   f i t   o r   r e l a t i o n s h i b e t w e e n   t h e   v a r i a b l e s .   T h e   m o de l   t h a t   h a s   t h e   l o w e s t   e rr o r   a n d   R c l o s e s t   v a l ue   t o   1   f o r   b e t t e r   f i t   o f   t h e   v a ri a b l e s   a r e   s e l e c t e a s   t h e   b e s t   m o de l .   T h e   A N N   (6, 4 , 1)   s h o w s   t h e   M F E   v a l ue   o f   2. 2188  t ha t   i s   s m a l l e r   c o m pa r e t o   A R IM A   (3, 1 , 1).     It   s h o w s   t h a t   A N N   m o de l   i s   un de r - f o r e c a s t   w h i c h   t h e   f o r e c a s t e r e s ul t s   h a s   b e e n   i n   a   l o w   r e l a t i o n   t o   a c t ua l   de m a n o f   2. 218 m m   i n   a v e r a ge   f o r   t h a t   d a y   t o   r a i n.   W hi l e ,   M F E   f o r   A R IM A   (3, 1 , 1)   h a s   t h e   v a l ue   o   2 2 2 2 2 0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 1 0 0 0 1 2 0 0 To ta l   o R a i n fa l l   (i n   m m ) Ti m e   S e r i e s   (D a i l y ) A R I M A   M o d e l   v s   A N N   M o d e l O b s e rv e d A RIM A ANN 2 2 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2252 - 8938     I n t   J   A rt i f   I nt e l l ,   V o l .   9 ,   N o .   3 S e pt e m b e r   20 20 :     456     4 63   462   - 3. 343 m m   i a v e r a ge   w h i c h   gi v e s   t h e   m e a ni n t h a t   t h e   f o re c a s t e v a l ue   fo r   A R IM A   m o de l   a r e   t o o   h i g h   t a c t ua l   de m a nd  w h i c h   t e n ds   t o   b e   ov e r - fo r e c a s t   t h e   r e s ul t s .   T h us ,   A N N   m o de l   w a s   c h o s e n   a s   t h e   b e s t   m o d e l   t h a t   gi v e s   t h e   l ow e s t   e r r o r   o n   M A E ,   M F E   a nd  R M S E   c o m pa r e t o   A R IM A .   In   a ddi t i o n,   a   h i g h e r   v a l ue   of    R w h i c f i t t e d   t h e   m o de l   t o   t h e   v a ri a b l e s   m uc b e t t e r.       A C K N O WL ED G E M EN TS   T h e   a ut h o r s   w o ul l i ke   t o   t h a nk  t h e   M i n i s t r y   of   E duc a t i o M a l a y s i a   fo r   s uppo r t i ng  t hi s   r e s e a r c unde r   F u nda m e nt a l   R e s e a r c h   G ra nt   S c h e m e   V o t   N o .   F R G S / 1/ 2018/ S T G 06/ U T H M / 03/ a n p a r t i a l l y   s po n s o r e by   U n i v e r s i t i   T u H us s e i n   O nn  M a l a y s i a .       R EF ER EN C ES   [ 1]   N .   Q .   H ung ,   M .   S .   B a b e l ,   S .   W e e s a kul ,   &   N .   K .   T r i p a t hi ,   A a r t i f i c i a l   ne ur a l   ne t w o r m o de l   f o r   r a i nf a l l   f o r e c a s t i ng   i B a ng ko k,   T ha i l a nd .   H y dr ol o gy   and   E a r t S y s t e m   Sc i e nc e s ,   13 ( 8 ) ,   141 3 - 14 25,   2 009 .     [ 2]   W .   W a ng ,   W .   St oc ha s t i c i t y ,   N o nl i ne ar i t y   a nd   F or e c as t i ng   o f   St r e am f l ow   P r oc e s s e s .   I O S   pr e s s ,   A m s t e r da m ,   2 006 .     [ 3]   D .   H i r a ni   &   N .   M i s h r a ,   A   s ur v e y   o r a i nf a l l   pr e di c t i o t e c hni q ue s .   I nt e r n at i on al   J o ur n al   o f   C om put e r   A pp l i c a t i on 6( 2 ) ,   28 - 42 ,   200 6.     [ 4]   V .   P .   S i ng &   P .   K .   C ho w dhur y ,   C o m pa r i ng   s o m e   m e t ho ds   o f   e s t i m a t i ng   m e a a   r e a l   r a i nf a l l .   J A W R A   J our n al   o f   t he   A m e r i c an   W at e r   R e s our c e s   A s s o c i at i on ,   22 ( 2) ,   275 - 28 2,   19 86.     [ 5]   M .   M .   P o ul t o n ,   N e ur a l   ne t w o r ks   a s   a i n t e l l i g e nc e   a m pl i f i c a t i o t o o l :   A   r e v i e w   o f   a ppl i c a t i o ns .   G e ophy s i c s ,   67 ( 3) ,   979 - 993 ,   2002 .     [ 6]   J .   F .   K a a s ho e &   H .   V a D i j k ,   H ,   L o ng   t e r m   v a l ue s   o f   e ur o / do l l a r   a nd  E ur o pe a e xc ha ng e   r a t e s :   A   ne ur a l   n e t w o r k   a na l y s i s .   M e di um   E c onom e t r i s c he   T oe pas s i nge n 10( 4) ,   26 - 29 ,   2 00 1.   [ 7]   F .   M .   T s e n g ,   H .   C .   Y &   G .   H .   T z e ng ,   C o m bi ni ng   ne ur a l   ne t w o r m o de l   w i t s e a s o na l   t i m e   s e r i e s   A R I M A   m o de l ,   T e c hnol o gi c al   F or e c as t i ng   &   Soc i al   C ha nge ,   69 ,   7 1 - 87,   2 002 .     [ 8]   H .   A l t un ,   A .   B i l g i l   &   B .   C .   F i da n ,   T r e a t m e n t   o f   m ul t i - d i m e n s i o n a l   d a t a   t o   e nha nc e   ne u r a l   ne t w o r e s t i m a t o r s   i n   r e g r e s s i o n   pr o bl e m s .   E x pe r t   S y s t e m s   w i t h   A pp l i c a t i ons ,   32 ( 2) ,   599 - 605,   2 007 .     [ 9]   G .   A .   F a l l a h - G ha l ha r y ,   A nnua l   r a i nf a l l   f o r e c a s t i ng   by   us i ng   m a m d a ni   f uz z y   i nf e r e nc e   s y s t e m .   R e s e ar c J ou r na l   o f   E nv i r om e nt a l   Sc i e nc e s 3( 4) ,   400 - 41 3,   20 09.     [ 10]   C .   L .   W u,   K .   W .   C ha &   C .   F a n ,   P r e d i c t i o o f   r a i nf a l l   t i m e   s e r i e s   us i ng   m o dul a r   a r t i f i c i a l   ne u r a l   ne t w o r ks   c o upl e d   w i t h   d a t a - pr e p r o c e s s i ng   t e c hn i qu e s .   J ou r na l   of   H y d r o l ogy ,   389 ( 1 ) ,   146 - 167 ,   2010 .     [ 11]   A .   H .   E l - S ha f i e ,   A .   E l - S ha f i e ,   H .   G .   E l   M a z o g hi ,   A .   S he ha t a   &   M .   R .   T a h a ,   A r t i f i c i a l   ne u r a l   ne t w o r t e c hni q ue   f o r   r a i nf a l l   f o r e c a s t i ng   a pp l i e t o   A l e xa ndr i a ,   E gy pt .   I nt e r n at i ona l   J our na l   of   P hy s i c a l   Sc i e nc e s ,   6 ( 6 ) ,   1306 - 131 6,   2011 .     [ 12]   O .   K İ Ş İ ,   D a i l y   r i v e r   f l o w   f o r e c a s t i ng   us i ng   a r t i f i c i a l   n e ur a l   ne t w o r ks   a nd  a u t o - r e g r e s s i v e   m o de l s .   T ur k i s J ou r na l   of   E ng i ne e r i ng   an E n v i r onm e nt al   S c i e nc e s ,   2 9( 1 ) ,   9 - 20 ,   200 5.   [ 13]   V .   K .   S o m v a ns hi ,   O . P .   P a nd e y ,   P . K .   A g r a w a l ,   N .   V .   K a l a n ke r ,   M .   R .   P r a k a s h   &   R .   C h a nd ,   M o de l i ng   a nd   pr e d i c t i o o f   r a i nf a l l   us i ng   a r t i f i c i a l   n e u r a l   ne t w o r a nd  A R I M A   t e c hni que s .   J .   I nd .   G e ophy s .   U n i o n ,   1 0( 2 ) ,   pp .   141 - 151 ,   2006 .   [ 14]   M .   C a s t e l l a no - M é n de z ,   W .   G o nz á l e z - M a nt e i g a ,   M .   F e br e r o - B a nd e ,   J .   M .   P r a da - S á nc he z   &   R .   L o z a no - C a l de r ó n,   M o de l l i ng   o f   t he   m o nt hl y   a nd  d a i l y   be ha v i o ur   o f   t he   r uno f f   of   t he   X a l l a s   r i v e r   u s i ng   B o x J e nki ns   a nd   ne u r a l   ne t w o r k s   m e t ho ds .   J ou r na l   of   H y d r o l ogy ,   296 ( 1 - 4 ) ,   38 - 58 ,   200 4.   [ 15]   S ut i kno ,   H .   A .   W i b a w a ,   P .   Y .   B ud i a r t ,   C l a s s i f i c a t i o o f   R o a D a m a g e   f r o m   D i g i t a l   I m a g e   U s i ng   B a c kpr o pa g a t i o n   N e ur a l   N e t w o r k ,   I A E S   I n t e r na t i ona l   J ou r na l   of   A r t i f i c i al   I nt e l l i ge nc e   ( I J - A I ) ,   v o l .   6 ,   no .   4,   20 17 .   [ 16]   N .   A .   S u l a i m a n ,   M .   P .   A bdu l l a h,   H .   A bdu l l a h ,   M .   N .   S .   Z a i nudi n,   A .   M .   Y us o p,   F a ul t   de t e c t i o f o r   a i r   c o ndi t i o ni ng   s y s t e m   us i ng   m a c hi ne   l e a r ni ng ,   I A E I nt e r na t i ona l   J our nal   o f   A r t i f i c i a l   I n t e l l i ge nc e   ( I J - A I ) ,   v o l .   9,   no .   1 ,   109 - 116 ,   202 0.   [ 17]   S .   V e r m a ,   G . T .   T ha m pi ,   M .   R a o ,   A N N   ba s e m e t ho f o r   i m pr o v i ng   go l pr i c e   f o r e c a s t i ng   a c c ur a c y   t hr o ug m o di f i e g r a di e n t   de s c e n t   m e t ho ds ,   I A E I n t e r na t i o nal   J our nal   of   A r t i f i c i al   I n t e l l i ge nc e   ( I J - A I ) ,   v o l .   9,   no .   1,   46  -   57,   20 20.   [ 18]   M o ha m m e S a r h a A l _D u a i s   e t   a l . ,   I m pr o v e T i m e   T r a i n i n g   w i t A c c ur a c y   o f   B a t c B a c P r o pa g a t i o n   A l go r i t hm   V i a   D y na m i c   L e a r ni ng   R a t e   a nd  D y na m i c   M o m e nt um   F a c t o r ,   I A E I nt e r na t i ona l   J o ur na l   o f   A r t i f i c i al   I nt e l l i ge nc e   ( I J A I ) ,   v o l .   / i s s ue   7 ( 4 ) ,   pp .   170 178 ,   2 01 8.   [ 19]   T .   P a r t a l   &   H .   K .   C i g i z og l u,   P r e d i c t i o o f   da i l y   pr e c i pi t a t i o u s i ng   w a v e l e t - n e ur a l   ne t w o r ks .   H y d r o l og i c a l   s c i e nc e s   j our na l ,   54 ( 2 ) ,   23 4 - 246 ,   2 009 .     [ 20]   R .   V .   R a m a na ,   B .   K r i s hna ,   S .   R .   K um a r   &   N .   G .   P a n de y ,   M o nt hl y   r a i nf a l l   pr e d i c t i o us i ng   w a v e l e t   ne u r a l   ne t w o r k   a na l y s i s .   W at e r   r e s ou r c e s   m a nage m e nt ,   27 ( 10 ) ,   3697 - 37 11,   2 013 .     [ 21]   K .   K .   K uo k,   P ar am e t e r   O pt i m i z a t i o M e t ho ds   f or   C al i b r at i n T ank   M ode l   and  N e ur a l   N e t w or k   M ode l   f o r   R ai nf a l l - r uno f f   M ode l i ng   ( D o c t o r a l   d i s s e r t a t i o n ,   P h.   D .   T h e s i s .   U ni v e r s i t y   T e c hno l o gy   M a l a y s i a ) ,   20 10.     [ 22]   M .   A .   S h a r m a ,   C o m pa r a t i v e   s t udy   o f   R a i nf a l l   f o r e c a s t i ng   m o de l s .   N e w   Y or k   Sc i e nc e   J our n al ,   4( 7) ,   115 - 120 ,   201 1.   [ 23]   M .   K h a s h e i   &   M .   B i j a r i ,   A   ne w   h y br i m e t ho do l o gy   f o r   no n l i n e a r   t i m e   s e r i e s   f o r e c a s t i ng .   M ode l l i ng  and   Si m u l at i o i n   E ng i ne e r i ng ,   15 ,   2011 .     2 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   A r t i f   I n t e l l   IS S N :   2252 - 8938       Com par i s on   of   da i l y   r ai nf a l l   f or e c as t i ng   us i ng   m u l t i l a y e r   pe r c e pt r o n . . .   ( Maz w i A r l e e na  Mas ngu t )   463   [ 24]   S .   A .   M u t t a l e b,   P r e d i c t i o o f   M o nt h l y   R a i nf a l l   i n   K i r ku U s i ng   A r t i f i c i a l   N e ur a l   N e t w o r k   a n T i m e   S e r i e s   M o de l s .   J our nal   o f   E ng i ne e r i ng   and   S us t ai nab l e   D e v e l opm e nt ,   1 8( 1) ,   129 - 1 43,   20 14.   [ 25]   S .   B a r hm i   &   O .   E l   F a t n i ,   H o ur l y   w i nd  s pe e f o r e c a s t i ng   ba s e o S uppo r t   V e c t o r   M a c hi n e   a nd  A r t i f i c i a l   N e u r a l   N e t w o r ks .   I A E S   I nt e r n at i on al   J o ur n al   o f   A r t i f i c i a l   I n t e l l i ge nc e ,   8 ( 3 ) ,   28 6,   20 19.     [ 26]   J .   A bbo t   &   J .   M a r o ha s y ,   A ppl i c a t i o o f   a r t i f i c i a l   n e u r a l   ne t w o r ks   t o   r a i nf a l l   f o r e c a s t i ng   i Q u e e n s l a nd ,   A us t r a l i a .   A dv an c e s   i A t m o s phe r i c   Sc i e nc e s ,   29 ( 4 ) ,   71 7 - 730,   2 012 .     [ 27]   S .   I s m a i l ,   A .   S h a br i ,   R .   S a m s u di n,   A   h y br i m o de l   o f   s e l f   o r g a ni z i ng   m a ps   a nd  l e a s t   s q ua r e   s uppo r t   v e c t o r   m a c hi ne   f o r   r i v e r   f l o w   f o r e c a s t i ng ,   H y dr o l o gy   a nd  E a r t S y s t e m   S c i e nc e s ,   16 ,   441 7 - 4433 ,   2012 .   [ 28]   R .   J .   H y ndm a &   G .   A t ha na s o po ul o s ,   F o r e c a s t i ng :   P r i nc i p l e s   a nd   P r a c t i c e ,   O t e x t s ,   2 012 .   [ 29]   B o x,   G .   E .   P .   G .   M .   J e nk i ns ,   T i m e   S e r i e s   A na l y s i s :   F o r e c a s t i ng   a n d   C o nt r o l ,   1976 .     [ 30]   H .   K a r i m ,   S .   R .   N i a ka &   R .   S a f da r i ,   C o m pa r i s o o f   ne ur a l   n e t w o r t r a i ni ng   a l g o r i t hm s   f o r   c l a s s i f i c a t i o o f   he a r t   di s e a s e s .   I A E S   I nt e r n at i on al   J o ur n al   o f   A r t i f i c i a l   I n t e l l i ge nc e ,   7 ( 4) ,   185,   2 018 .     [ 31]   W .   W a ng ,   K .   C ha u ,   C .   C he ng   &   L .   Q i u,   A   C om pa r i s o o f   P e r f o r m a nc e   o f   S e v e r a l   A r t i f i c i a l   I nt e l l i g e nc e   M e t ho ds   f o r   F o r e c a s t i ng   M o nt hl y   D i s c ha r g e   T i m e   S e r i e s .   J o ur n al   o f   H y dr o l ogy ,   3 74( 3 - 4) ,   2 94 - 306 ,   2009 .   [ 32]   R .   S .   G o v i nda r a j &   A .   R ,   R a o ,   A r t i f i c i a l   ne u r a l   N e t w o r ks   i hy dr o l ogy   pa r t   I .   J ou r n al   o f   H y dr o l og i c   E ng i ne e r i ng 5 ( 2 ) ,   11 5 - 123,   2 002 .       B I O G R A P H I ES   O F   A U T H O R S       M a z w i A r l e e na   M a s ng ut   w a s   bo r i P e n a ng ,   M a l a y s i a ,   i 199 7 .   S he   r e c e i v e t he   s e c o nda r y   e duc a t i o i S c i e nc e   S t r e a m   f r o m   S e ko l a M e ne ng a h   K e b a ng s a a n   S e r i   N i bo ng ,   N i bo ng   T e ba l P e na ng .   A f t e r   t ha t ,   s h e   c o nt i nu e he r   s t u di e s   f o r   P hy s i c a l   S c i e nc e   a t   M a t r i c ul a t i o w h i c i s   i n   P e na ng   M a t r i c ul a t i o C o l l e g e ,   K e p a l a   B a t a s ,   P e n a n g ,   i 2016 .   S he   r e c e i v e he r   ba c he l o r s   de g r e e   i I ndus t r i a l   S t a t i s t i c s   f r o m   U T H M ,   i 2020 .   S he   ho pe s   t h a t   s h e   c a be c o m e   a e xc e l l e n t   da t a   a na l y s t   i n   t he   f ut u r e .         S huha i da   I s m a i l   i s   a   l e c t u r e r   a t   t he   D e pa r t m e nt   o f   M a t he m a t i c s   a nd  S t a t i s t i c s ,   F a c ul t y   o f   A ppl i e d   S c i e nc e s   a nd   T e c hno l o gy ,   U ni v e r s i t i   T u H u s s e i n   O nn  M a l a y s i a   ( U T H M ) .   S he   o b t a i ne d   he r   f i r s t   de g r e e   i n   C o m put e r   S c i e nc e s   m a j o r i ng   f r o m   U T M .   S h e   a l s o   o bt a i ne a   M a s t e r   de g r e e   a nd  P hD   f r o m   t he   s a m e   uni v e r s i t y .   T hr o ug ho ut   he r   s t ud i e s ,   s he   de v e l o pe a i nt e r e s t   i M a c h i ne   L e a r ni ng   r e s e a r c a r e a ,   s pe c i f i c a l l y   i pr e d i c t i v e   m o de l l i ng ,   c l a s s i f i c a t i o n,   a n c l us t e r i ng .   H e r   c ur r e n t   r e s e a r c a r e a s   a r e   i H y dr o l og i c a l   M o de l l i ng ,   B i g   D a t a   A na l y t i c s   a nd   D e e L e a r n i ng .         A i da   M us t a ph a   r e c e i v e t he   B . S c .   de g r e e   i C o m put e r   S c i e nc e   f r o m   M i c hi g a T e c hno l o g i c a l   U ni v e r s i t y   a nd  t he   M . I T   de g r e e   i C o m put e r   S c i e nc e   f r o m   U K M ,   M a l a y s i a   i 1 998  a nd   200 4,   r e s pe c t i v e l y .   S he   r e c e i v e he r   P h . D .   i A r t i f i c i a l   I nt e l l i g e nc e   f oc us i ng   o di a l o g ue   s y s t e m s .     S he   i s   c ur r e nt l y   a a c t i v e   r e s e a r c he r   i t he   a r e a   o f   C o m put a t i o na l   L i ng ui s t i c s ,   S o f t   C o m put i ng ,   D a t a   M i n i ng ,   a n A g e nt - ba s e S y s t e m s.         S uha i l a   M o hd.   Y a s i n   o bt a i ne he r   f i r s t   d e g r e e   i C o m put e r   S c i e n c e   a nd  he r   M a s t e r   o f   S c i e nc e   ( C o m put e r )   f r o m   U T M .   S h e   r e c e n t l y   o bt a i ne he r   P h. D .   i C o m put e r   S c i e nc e   f o c us i ng   o n   S o f t w a r e   T e s t i ng   f r o m   T he   U ni v e r s i t y   of   Q ue e ns l a nd .   H e r   c ur r e nt   r e s e a r c a r e a   i s   i s e a r c h - ba s e a nd   m o de l - ba s e d   t e s t i ng .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.