125
phasenverschoben. Das gleiche läßt sich auch in dem mittleren Kranz beobachten, der schon
zu dem innersten Kern des Kohonengitters gehört. Dabei hat die Amplitude der Kurven zum
Teil schon ein wenig abgenommen. In den vier Gewichtsvektoren ganz in der Mitte des
Gitters ist diese Verschiebung von Vektor zu Vektor auch noch zu erkennen, die Amplitude
der Kurven ist aber schon recht klein.
Da die Anzahl der Gewichtsvektoren von Kranz zu Kranz des Kohonengitters von außen
nach innen abnimmt, wird von Kranz zu Kranz der Phasenunterschied größer, bis er im
innersten Kranz - in den vier Gewichtsvektoren ganz in der Mitte des Gitters - eine Viertel
periode beträgt. Bei der Berechnung der U-Matrix werden jeweils vier Gewichtsvektoren, die
zu zwei verschiedenen Kränzen gehören, für die Berechnung der Distanzen benötigt. Wenn
der Phasenunterschied zwischen zwei Kuven der univariaten Gewichtsvektoren zur Gitter
mitte hin größer und die Amplitude entsprechend kleiner wird, müssen die Distanzen
entsprechend zunehmen. Auf diese Weise kann der "Berg" erklärt werden, der sich beim
Anlernen von periodischen Daten ergibt. Aufgrund dieser Erklärung könnte dieser Berg z.B.
als oben abgeschnittener Rotationshyperboloid aufgefaßt werden. Es wurden Daten angelernt,
die nur in erster Näherung einem linearen Prozeß gehorchen. Würden rein periodische Daten,
z.B. in Form eines Sinus’ angelernt werden, müßte der Berg noch klarer zum Vorschein
treten.
Somit könnten Kohonen-Netze auf diese Weise leicht validiert werden. D.h. durch das
Anlernen einer Sinus-Zeitreihe und das Berechnen der U-Matrix könnte beurteilt werden, ob
der Algorithmus richtig implementiert wurde. Es wurde darauf verzichtet, U-Matrizen von
ausgelernten Kohonen-Netzen zu berechnen, die mit Staudaten, d.h. mit Pegeldaten, von
denen die Gezeitenvorausberechnungen subtrahiert wurden, trainiert wurden.
5.2. Spezifikation der Zeitmuster
Nach der Vorstellung des Lernverfahrens werden nun die schon öfters erwähnten Zeitmuster
spezifiziert. D.h. es wird beschrieben, wie die Längen der Indikations- und Prognosezeiträu
me der verschiedenen Zeitmuster festgelegt werden, die in Kap.2.2 eingeführt wurden. Die
verschiedenen Zeitmuster werden kurz aufgeführt und mit einer Abkürzung versehen: Das
Zeitmuster der Autoregression (AR), der Klassifikation (KL), der Doppelklassifikation
(DKL), der multiplen Regression (MR), das Regression-plus-Window Zeitmuster (RW) und
das Multi-Window Zeitmuster (MW). Die Muster können mit den neuronalen Netzen zu den
entsprechenden neuronalen Modellen verknüpft werden (z.B. "MR-Modell"). Die Muster
wurden mit Hilfe des Schemas für die Simulation der Vorhersage spezifiziert (Kap.2.4.2)
Der Prognosezeitraum des KL-Musters wurde mit 18 Zeitpunkten festgelegt, der des AR-
Musters entsprechend nur mit einem Zeitpunkt. Der Prognosezeitraum des RW-Musters
wurde analog zum KL-Muster auf 18 Zeitpunkte festgelegt. Der Indikationszeitraum beider
Muster wurde variiert. Das MR-Muster wurde an den Gesamtansatz angeglichen (Kap.2.1.4).
Dabei wurde aber zusätzlich von der zeitlichen Struktur des Gesamtansatzes abgewichen. Es
wurden verschiedene meteorologisch/ozeanographische Größen in multiregressiver Weise
miteinander kombiniert und getestet. D.h. es wurden die Validationsfehler dieser MR-Modelle
berechnet und miteinander verglichen. Das MR-Modell mit dem kleinsten Validationsfehler
wurde als optimal angenommen. Dabei wurden außerdem die Zeitversätze (Kap.2.2.4), d.h.
die zeitlichen Meßabstände der betreffenden Größen relativ zum Stau, variiert (Kap.5.5).
Beim MW-Muster mußte zusätzlich zur Länge des Prognosezeitraums die Länge der
einzelnen Indikationszeiträume festgelegt werden. Ein Testen verschiedener Längen für jeden
Indikationszeitraum, d.h. mittels eines Vergleichs der entsprechenden Validationsfehler erwies