I n te r n ati o n al   Jo u r n al   o El e c tr i c a l   an d   C o m p u te r   En gi n e e r i n g   (I JEC E )   V o l .   15 ,   N o .   4 A ugus t   20 25 ,   pp .   4296 ~ 4317   IS S N :   2088 - 8708 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e c e . v 15 i 4 . pp 4296 - 4317             4296       Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i j e c e . i ae s c or e . c om   Gene  s e t   i m p u t a t i o n   m e t h o d - b a sed   r u l e   f o r   r e c o v e r i n g   m i ssi n g   d a t a   u s i n g   d e e p   l e a r n i n g   a p p r o a c h       A m e r   A l - R ah a yfe h 1 ,   S al e h   A t i e w i 1 ,   M u d e r   A l m i an i 2 ,   A l a   M u gh ai d 3 ,   A b d u l   R az aq u e 4 ,   B i l a l   Abu - S al i h 5 M o h amm e d   A l w e s h ah 6 A l a a   A l r aw ajfe h 7   1 D e p a rt m e n t   o f   C o m p u t e r   S c i e n c e ,   A l   H u s s e i n   Bi n   T a l a l   U n i v e r s i t y ,   M a ’a n ,   J o r d a n   2 M a n a g e m e n t   In fo r m a t i o n   S y s t e m s ,   G u l f   U n i v e r s i t y   fo r   S c i e n c e   a n d   T e c h n o l o g y ,   H a w a l l y ,   K u w a i t   3 D e p a rt m e n t   o f   I n fo r m a t i o n   T e c h n o l o g y ,   F a c u l t y   o P ri n c e   A l - H u s s i e n   Bi n   A b d u l l a h   2   fo r   IT ,   T h e   H a s h e m i t e   U n i v e r s i t y ,   Z a r q a ,   J o r d a n   4 S c h o o l   o f   Co m p u t i n g ,   G a c h o n   U n i v e r s i t y ,   S e o n g n a m - s i ,   R e p u b l i c   o K o re a   5 K i n g   A b d u l l a h   2   S c h o o l   o I n f o r m a t i o n   T e c h n o l o g y ,   T h e   U n i v e r s i t y   o f   J o r d a n ,   A m m a n ,   J o r d a n   6 P ri n c e   A b d u l l a h   B i n   G h a z i   F a c u l t y   o f   I n fo r m a t i o n   a n d   C o m m u n i c a t i o n   T e c h n o l o g y ,   A l - Ba l q a   A p p l i e d   U n i v e r s i t y ,   S a l t ,   J o rd a n   7 D e p a rt m e n t   o f   F i n a n c i a l   a n d   A d m i n i s t ra t i v e   S c i e n c e s ,   M a ' a n   C o l l e g e ,   A l - B a l q a   A p p l i e d   U n i v e r s i t y ,   M a a n ,   J o r d a n       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 J ul   18,   20 24   R e v i s e M a 26,   20 25   A c c e pt e M a y   24,   20 25       D a t a   i m pu t a t i o e nha nc e s   da t a s e t   c o m pl e t e ne s s ,   e n a b l i ng   a c c ur a t e   a na l y s i s   a nd  i nf o r m e de c i s i o n - m a ki ng   a c r o s s   v a r i o us   do m a i ns .   I t h i s   r e s e a r c h,   w e   pr o po s e   a   no v e l   i m put a t i o m e t ho d,   a   s p e c t r a l   c l us t e r i ng   ba s e d   o n   a   g e ne   s e t   us i ng   a d a p t i v e   w e i g ht e d   k - ne a r e s t   n e i g hbo r   ( A W K N N ) ,   a nd   a n   i m put a t i o n   o f   m i s s i ng   da t a   u s i ng   a   c o nvo l ut i o na l   n e u r a l   n e t w o r k   a l g o r i t hm   f o r   a c c ur a t e   i m pu t e d   da t a .   I t hi s   r e s e a r c h,   w e   ha v e   c o ns i de r e d   t he   K a g g l e   w a t e r   qua l i t y   da t a s e t   f o r   t he   i m p ut a t i o o f   m i s s i ng   v a l u e s   i n   w a t e r   qu a l i t y   m o n i t o r i ng .   D a t a   c l e a n i ng   de t e c t s   i n a c c ur a t e   da t a   f r o m   t h e   da t a s e t   by   us i ng   t h e   m e d i a n   m o di f i e W e i ne r   f i l t e r   ( M M W F I L T ) .   T he   no r m a l i z a t i o t e c hni q ue   i s   ba s e d   o t he   Z - s c o r e   no r m a l i z a t i o (Z - S N )   a p pr o a c h,   w hi c h   i m p r o v e s   da t a   o r g a ni z a t i o a nd  m a na g e m e n t   f o r   a c c ur a t e   i m pu t a t i o n.   D a t a   r e duc t i o m i ni m i z e s   unw a nt e da t a   a n t he   a m o un t   o f   c a pa c i t y   r e qu i r e t o   s t o r e   da t a   us i ng   a i m pr o v e k e r n e l   c o r r e l a t i o f i l t e r   ( I K C F ) .   T he   c ha r a c t e r i s t i c s   a n p a t t e r ns   o f   d a t a   w i t h   s pe c i f i c   c o l um ns   a r e   a n a l y z e us i ng   e nha nc e d   p r i nc i pa l   c om po ne nt   a n a l y s i s   ( E P C A )   t o   r e duc e   o v e r f i t t i ng .   T he   da t a s e t   i s   c l a s s i f i e d   i nt o   c o m pl e t e   da t a   a n m i s s i ng   da t a   us i ng   t h e   l i g ht -   D e ns e N e t   ( L I G H T   D N )   a ppr o a c h.   R e s u l t s   s ho w   t he   p r o po s e d   o ut p e r f o r m s   t r a d i t i o na l   t e c hni qu e s   i n   r e c o v e r i ng   m i s s i ng   d a t a   w h i l e   p r e s e r v i ng   da t a   di s t r i but i o n.   E v a l ua t i o ba s e d   o p H   c o n c e nt r a t i o n,   c hl o r a m i ne   c o nc e nt r a t i o n,   s u l f a t e   c o nc e nt r a t i o n,   w a t e r   l e v e l ,   a nd   a c c ur a c y .   Ke y w or d s :   Co n v o l ut i o n a l   n e u ra l   n e t w o r k   D a t a   i m pu t a t i o n   K e rn e l   c o rr e l a t i o n   f i l t e r   S pe c t r a l   c l us t e r i ng   W a t e qu a l i t y   m o n i t o r i ng   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 a l e A t i e w i   D e pa rt m e n t   o f   Co m put e S c i e n c e ,   A l   H us s e i B i n   T a l a l   U ni v e r s i t y   M a ’a n,   J o r da 711 10   E m a i l :   s a l e h@ a h u . e du. j o       1.   I N TR O D U C TI O N   W a t e i s   e s s e n t i a l   f o r   l i f e   o n   E a rt h.   H ow e ve r ,   m a n y   na t i o ns   e xpe r i e n c e   f r e s h w a t e s c a r c i t y .   T h e y   w e r e   e xt r e m e l y   dr i v e n   t o   us e   o t h e r   r e s o ur c e s   a s   a   r e s ul t   o f   t hi s   w o r r y i n s i t u a t i o n.   F o i n s t a n c e ,   G u l f   na t i o n s   us e   a   l a b o r i o us   de s a l i na t i o n   p r o c e s s   t o   ob t a i n   f r e s h   w a t e r   f r o m   t h e   s e a   [1 ] .   M u l t i - m e t ri c   i n d i c e s   a nd  o pe r a t i o n a l   i n d i c a t o r s   w e r e   us e d   t o   m o ni t o w a t e qu a l i t y   a c r o s s   t i m e   a n d   s pa c e   [2] .   H ow e v e r ,   t h i s   p r o c e s s   b e c o m e s   r e m a r k a b l y   di f f i c ul t   b e c a us e   of   t h e   i n c r e a s e de v e l o pm e n t   a l o n g   t h e   c o a s t   a nd   t h e   r e s ul t a n t   w a t e r   c o n t a m i n a t i o n .   T o   a c qui r e   f r e s h w a t e r,   s o m e   n a t i o n s   p r o c e s s   ra i n f a l l .   R a i n f a l l s   h a v e   r e c e n t l y   b e e n   a f f e c t e b y   c l i m a t e   c h a nge ,   j e o pa r di z i ng  t h i s   po s s i b i l i t y   [3] .   E v e n   na t i o n s   w i t e a s i e r   a c c e s s   t o   f r e s w a t e s t i l l   s uf fe r   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   E l e c   &   Co m E n g     IS S N :   2088 - 8708         G e ne   s e t   i m put at i on  m e t h od - bas e r u l e   f or   r e c ov e r i ng   m i s s i ng  da t a     ( A m e r   A l - R ah ay f e h )   4297   f r o m   w a t e r - r e l a t e p r o b l e m s .   T h e   m a j o go a l   o f   t hi s   s t udy   i s   t o   r a i s e   a w a r e n e s s   o f   w a t e c o n t a m i na t i o i t h e   ge n e ra l   po pul a t i o n .   T h e   W o r l d   H e a l t h   O r g a ni z a t i o n   (W H O a n d   t h e   U n i t e d   S t a t e s   E n v i r o nm e n t a l   P r o t e c t i o n   A ge n c y   (U S E P A o f t e n   p r o v i de   upd a t e s   a n d   s ugge s t i o n s   o ha n d l i n g   n e w l y   di s c o ve r e i l l n e s s e s   a n d   w a t e r   to xi n s .   I a dd i t i o t o   r e s e a r c h   s h o w i n g   t h e   e f fe c t s   of   po l l ut i o a nd   gl o b a l   w a r m i n g   o w a t e r   s u ppl i e s ,   t h e   W o r l W a t e r   Co u n c i l   (W W C)  f o r e c a s t s   a   40%  t o   50%  i n c re a s e   i n   w o r l po pul a t i o n   o v e r   t h e   n e xt   50  y e a r s   [4],   [5] T h e   s ub s t a n t i a l   i n c r e a s e ,   c o upl e w i t u r b a n i z a t i o a n d   i ndus t r y ,   h a s   t h e   po t e nt i a l   t o   e l e v a t e   t h e   ov e r a l l   w a t e de m a n d   s i g ni f i c a nt l y .   T h e   w a rn i ng   m e nt i o n e d   a b ov e   s i gn s   l e a ds   t o   a   f ut u r e   w orl dw i de   w a t e d i s a s t e r.   F r e s h w a t e h a s   b e c o m e   a n   i n dus t ri a l   c o m m o di t y   o n   t h e   v e r ge   o f   s uc h   a   w a t e r   c a t a s t r o p h e .   I n   m e t r o po l i t a l o c a t i o n s ,   i t   i s   of t e n   ke pt   i o ve rh e a o r   u n de r g r o und  t a n ks   u n de r   m u n i c i pa l   m a na ge m e n t ,   s o m e t i m e s   fo r   l e n gt h y   pe r i o ds   b e fo r e   c o n s um pt i o n.   T h us ,   c o n t i nuo us   a na l y s i s   of   w a t e r   qu a l i t y   i s   e s s e n t i a l   t o   c a t e go r i z e   w a t e r   f o us e   a nd  a v o i w a s t e .   F o r   i n s t a n c e ,   w a t e t ha t   c a nn o t   b e   c o n s um e m i g ht   b e   us e f o r   c l e a n i ng  [6 ],   [7] .   H um a n   a c t i v i t i e s ,   i n c l u di n g   a g ri c ul t u r e ,   i n dus t ri a l   m a n uf a c t u r i ng,   a n d um p i n g   o f   ur b a n   e f f l ue n t ,   ha v e   c a us e a   de c l i n e   i n   w a t e r   q ua l i t y .   I n   m a n y   a r e a s   o f   m o de rn   c i v i l i z a t i o n,   i n c l ud i n t h e   e c o n o m i c s ,   e c o l o g y ,   a n e n v i r o n m e n t ,   po o r   w a t e qu a l i t y   i s   pe r v a s i v e   a n d   h a s   a   de t ri m e nt a l   i m p a c t   o n   m a n y   di f f e r e n t   c o m po n e n t s   of  t h o s e   s y s t e m s .   O t hi s   b a s i s ,   t h e   w o r l dw i de   s oc i e t y   h a s   e s t a b l i s h e o bj e c t i v e s   t o   i m pr o v e   t h e   qua l i t y   of  f r e s h w a t e r e s o ur c e s   [8],   [9]   G l o b a l l y ,   s uc o bj e c t i v e s   a r e   o f t e n   s e t   o ut   i gu i di ng  c o n v e n t i o n s   t ha t   a r e   s a n c t i o n - f r e e   a nd  vo l unt a r y .   S us t a i n a b l e   D e v e l o pm e n t   G o a l   (S D G )   6   o w a t e a nd  i t s   a s s o c i a t e a i m   t o   i m p r o v e   w a t e r   qu a l i t y   s e r v e s   a s   a   p r i m a r y   e xa m pl e .   S o m e   a r e a s ,   s uc h   a s   t h e   E U   v i a   t h e   E u r o pe a n   W a t e r   F r a m e w o r D i r e c t i v e ,   ha v e   l e gi s l a t i o w i t l e ga l   pu ni s hm e nt s   b e hi n d   t h e m   i p l a c e   a t   t h e   r e gi o na l   l e v e l .   S uc o b j e c t i v e s   r e qu i r e   a dv a n c e w a t e r   q ua l i t y   m o n i t o ri n s c h e m e s   b a s e o n   qu a n t i f i a b l e   a n d   a pp l i c a b l e   w a t e qu a l i t y   i ndi c e s     [10] [12] .   Co m m i t t e d   c o un t ri e s   h a v e   a g r e e t o   e v a l ua t e   t he i f r e s h w a t e r s   us i n g   t h e   m e t ri c   P r o po r t i o o bo di e s   of   w a t e r   w i t go o a m b i e nt   w a t e qu a l i t y   a s   p a r t   o f   t h e   r e c o gn i z e S D G   i ndi c a t o r .   T o   e v a l ua t e   t h e   c o n di t i o n   o f   a   w a t e r   b o d y   r e a s o n a b l y   r a p i dl y   us i ng  k n o w n   p r o c e dur e s ,   a   s e t   o f   pa ra m e t e r   g r o ups   a n d   pa r t i c ul a pa ra m e t e r s   a r e   ut i l i z e a s   m e a s u r e s .   T h e   p a r a m e t e r s   i n c l ude   o xy g e n ,   s a l i ni t y ,   n i t r o ge n ,   ph o s p h o r us ,   a nd  a c i di f i c a t i o n   [1 3],   [14] .   E xpe r i e n c e   ha s   de m o n s t r a t e t ha t   m o n i t o r i ng  b e c o m e s   di ff i c ul t   b e c a us e   of   t h e   l a c o f   da t a   o n   t h e s e   c h a ra c t e r i s t i c s   a t   t h e   r e l e v a n t   t e m po r a l   a n ge o gra p hi c a l   s c a l e s .   W e   f i n ga ps   i n   t h e   a m o unt   a nd  qu a l i t y   o f   da t a   p r o v i de fo r   t h e   a s s o c i a t e di s c i pl i n e s   o f   w a t e r ,   s a n i t a t i o n,   a n [1 5],   [16] .   T h e r e fo r e ,   t h e   p r o b l e m   f a c e by   e xpe r t s   i n   s c i e nt i f i c   m o n i t o r i n g   a n d   o r ga ni z a t i o n s   f o r   m o n i t o r i ng  o pe r a t i o n s   i s   n a rr o w i n g   t h e   w o r l dw i de   da t a   g a p   o w a t e q ua l i t y .   M a n y   v a ri a b l e s   a f fe c t i n g   t h e   pe r f o r m a n c e   of   m o n i t o r i ng  s y s t e m s   ha v e   be e n   f o un i w a t e r   q ua l i t y   m o n i t o ri n [17] .   T h e   c a p a b i l i t i e s   o f   m o n i t o r i n g   a ge n c i e s ,   i n c l ud i n g   f a c t o r s   r e l a t i n g   t o   h u m a c a pa c i t y ,   f i n a n c i ng   o f   m o n i t o ri n g   o pe r a t i o n s ,   a n d   t h e   a c c e s s i b i l i t y   of   t e c hn o l o gi c a l   e qui p m e n t ,   s t a n d   o ut   a m o n g   t h e m .   H ow e v e r ,   t h e   m a j o r i t y   of   t h i s   r e s e a r c o w a t e r   qu a l i t y   m o n i t o r i ng  f o c us e s   o n   c e r t a i a p pl i c a t i o n s ,   i nc l udi n g   d r i nki n g   w a t e [18] ,   [19] .   I t h e   p r e s e n t   s t udy ,   w e   pr e s e n t   a   n e w   i m put a t i o n   a pp r o a c h,   t h e   s pe c t ru m   c l us t e r i ng  b a s e o n   a   ge n e   s e t   us i ng  a da p t i v e   w e i ght e k - n e a r e s t   n e i g h b o r   (A W K N N ) ,   a n t h e   i m pu t a t i o n   o f   m i s s i n da t a   us i n t h e   c o n v o l ut i o n a l   n e u ra l   n e t w o r (CN N )   a l go ri t hm   f o r   r e l i a b l e   i m p ut e d a t a .     H a n dl i n m i s s i ng  d a t a   i n   w a t e r   qu a l i t y   m o n i t o r i ng  ha s   f a c e m a n y   c h a l l e n ge s   i r e c e n t   y e a r s   i t e rm s   o f   pr e - pr o c e s s i n g ,   da t a   p r o f i l i n g,   a n d   i m put a t i o n.   T he   e xi s t i n w o r ks   p r o v i de   a c h i e v a b l e   r e s ul t s   b ut   s t i l l   l a c a e ff e c t i v e   s o l ut i o n.   S o m e   o f   t h e   m a j o r   p r o b l e m s   a r e   a s   f o l l ow s .   H i gh   c o m pl e xi t y :   In  s o m e   pr e v i o us   s t udi e s ,   i m pu t a t i o o f   da t a   w a s   pe r f o r m e b a s e o t h e   a na l y s i s ,   a nd  d a t a   i t h e   da t a s e t   w e r e   n o t   di v i de ( i . e . ,   c o m pl e t e   d a t a   a n m i s s i ng  d a t a ).   H ow e v e r ,   c o m pl e t e   da t a   r e m a i i t h e ,   t h e r e by   l e a di n g   t o   c o m pl e xi t y .   In   a dd i t i o n,   t h e   c o n s i de r a t i o n   o f   un w a n t e d a t a   i n   t h e   d a t a s e t   i n c r e a s e s   t h e   a m o u n t   o f   c a pa c i t y   a n d   e rr o r s ,   r e s ul t i n g   i n   c o m pl e xi t y .   I na c c ura t e   i m p ut a t i o n :   T h e   p r e - p r o c e s s i n o f   da t a   i m p r o v e s   t h e   o v e r a l l   pe r f o r m a n c e .   T h e   e xi s t i ng  w o r ks   pe r f o r m   p r e - p r o c e s s i n g ,   b ut   n o i s e s   a r e   n o t   r e m o v e de s i r a b l y ,   t h e r e b y   i n c r e a s i ng   t h e   i na c c ur a t e   i m pu t a t i o n   o f   m i s s i ng  da t a .   I n   s e v e r a l   e xi s t i n g   w o r ks ,   m i s s i n g   da t a   v a l i da t i o n   w a s   b a s e o n   a   c r o s s h e a d   a t t e nt i o m e c ha n i s m   a n d   c o n s i s t e n c y   c h e c k.   W h e r e a s   rul e - b a s e v a l i d a t i o w a s   n o t   pe r f o r m e d,   l e a di ng  t o   i na c c ur a t e   m i s s i ng  d a t a   h a ndl i n g.   P oo r   qua l i t y   of   s e r v i c e   (Q o S ):   In   s o m e   e xi s t i n g   w o r ks ,   t h e   i m p ut a t i o n   o f   m i s s i n v a l ue s   b a s e o n   t hr e e   r ul e s   ( i . e . ,   m i s s i n g   c o m pl e t e l y   a t   r a ndo m   (M CA R ),   m i s s i n g   a t   r a ndo m   (M A R ),   a n d   n o t   m i s s i ng  a t   ra n do m   (N M A R ))  a n dupl i c a t e   d a t a   w a s   n o t   v e r i f i e a n d   v a l i da t e d.   H ow e v e r ,   t h e   dupl i c a t e   da t a   r e m a i n s   t h e   s a m e ,   r e s ul t i n g   i po o r   Q o S .   I a ddi t i o n,   da t a   p r o f i l i n w a s   pe r f o r m e us i n g   c o l um p r o f i l i n g   ( i . e . ,   a n a l y s i s   of   c h a ra c t e ri s t i c s ).   O t h e   c o n t ra r y ,   t h e   l a c k   o f   v a l ue   r e pe t i t i o n s   c o n s i de r e l e a ds   t o   po o r   d a t a   p r o f i l i ng  a n d   a f f e c t s   Q o S .   In  t h e   c u rr e n t   y e a r s ,   ha n d l i ng  m i s s i n da t a   f o r   w a t e r   qu a l i t y   m o ni t o ri n i s   a e m e r ge n t   i s s ue   i n   t h e   r e a l m   o f   pr e - p r o c e s s i n g,   p r o f i l i n g ,   a n d   i m p ut a t i o n .   T h e   a v a i l a b l e   w o r ks   c a i n de e p r o v i de   go o r e s ul t s ,   y e t   t h e r e   a r e   n o   b e t t e a p p r o a c h e s .   T h e   m a j o p r o b l e m s   f a c i n g   t hi s   a p p r o a c a r e   e n u m e r a t e d   h e r e a f t e r :   a.   H i gh  c o m pl e xi t y :   T h e   e xi s t i ng   da t a   ha s   b e e n   i m pu t e b a s e upo t h e i p r e v i o us   r e s e a r c a n a l y s i s ,   a n d   da t a   d i d   n o t   d i v i de   i t h e   da t a s e t - b o t c o m pl e t e   d a t a   a n d   m i s s i ng  d a t a .   B ut   i f   c o m pl e t e   da t a   e xi s t e d   i t h e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   Int   J   E l e c   &   Co m E n g ,   V o l .   15 ,   N o .   4 A ugus t   20 25 :   429 6 - 4317   4298   da t a s e t ,   c o m pl e xi t y   a r i s e s .   I n   a dd i t i o n   t o   t h a t ,   u n w a nt e da t a ,   a l o n w i t h   c o n s i de ri n t h e   a m o unt   of  c a pa b i l i t y   i n s i de   da t a s e t s   ra i s e s   i t ,   w h i c r e s ul t s   i b r i ngi n g   e rr o r s   i nt o   t h e   da t a s e t   f o l l o w e by   c o m pl e xi t y   b.   Ina c c ura t e   i m pu t a t i o n :   E x i s t i ng  w o r ks   p r e - p r o c e s s   da t a   b ut   t h e   n o i s e s   a r e   n o t   r e m o v e i a   de s i ra b l e   m a nn e r   w hi c i n c r e a s e s   t h e   i n a c c u r a c y   of   m i s s i n d a t a   i m put a t i o n.   M a n y   e xc i t i ng  w o r ks   v a l i da t e m i s s i n g   da t a   us i n g   c r o s s - h e a a t t e nt i o m e c h a ni s m s   a n c o n s i s t e n c y   c h e c ki n g .   B ut   i t   do e s   n o t   pe r f o r m   r u l e - b a s e v a l i da t i o n,   s o   i n c o rr e c t   h a ndl i n g   h a p pe n s   f o r   m i s s i n da t a .   c.   P oo r   Q o S :   I s o m e   o f   t h e   e xi s t i n g   w o r k,   t h e   m i s s i ng  v a l ue   i m pu t a t i o b y   us i n g   t hr e e   rul e s   ( i . e .   M CA R ,   M A R ,   N M A R a n d   t h e   du pl i c a t e   da t a   w e r e   n o t   v a l i da t e a n d   c o n f i rm e d.   H ow e v e r ,   i s uc c a s e s ,   w h e dupl i c a t e   d a t a   e xi s t   i t h e   s a m e ;   i t   c a us e s   b a d   Q o S .   M o r e ov e r ,   p r o f i l i ng   b a s e o c o l um p r o f i l i n g   i s   c o n duc t e s uc t ha t   t h e   c h a ra c t e r i s t i c   o f   a na l y z i ng   l a c ks   c o ns i de r i ng   r e pe t i t i o n s   o f   v a l ue s   t h e r e by   c a us i n P oo r   p r o f i l i n g   o f   da t a   t ha t   a f f e c t   t h e   Q o S .   T h e   m a j o o b j e c t i v e   o f   t hi s   r e s e a r c i s   t o   r e duc e   t h e   c o m pl e xi t y ,   i n c r e a s e   t h e   Q o S ,   a n d   a c c ura t e l y   i m pu t e ,   a s   w e l l   a s   pe r f o rm   p r o f i l i n g   o f   t h e   m i s s i n g   d a t a .   S o m e   o bj e c t i v e s   of   t h i s   r e s e a r c a r e   a s   f o l l o w s :   i E nh a n c e d a t a   qu a l i t y   i m pr o v e s   t h e   da t a   w i t h   m i s s i ng  a n n o i s y   da t a   i de nt i f i c a t i o n s   a nd  r e duc t i o n   o un w a n t e d   d a t a ,   w h i c a l s o   h e l ps   i n c r e a s e   t h e   a c c ur a c y   of   i m put a t i o n ;   i i )   T o   r e duc e   t h e   c o m pl e na t u r e   o i m pu t a t i o w h i l e   us i n g   r ul e - b a s e v a l i d a t i o n ,   a nd  d a t a   p r o f i l i n t h a t   c a n   b e   us e t o   r e duc e   l a t e n c y   be c a us e   i t   i de n t i f i e s   dup l i c a t e   d a t a ,   m a i nl y   t hr o ug c h e c ks   a n d   r u l e s ;   a nd  i i i )   It   c l a s s i f i e s   t h e   d a t a s e t s   a nd  e xe c ut e s   i m pu t a t i o b a s e d   o t h e i ge n e   s e t   w i t t h e   us e   o f   s pe c t ra l   c l us t e r i ng   t o   i m p r o v e   a c c ura c y .   It   r e duc e s   pr o c e s s i n t i m e   a nd  i n c r e a s e s   i m p ut a t i o n   a c c ura c y .     T h e   m a i pu rpo s e   of   t hi s   r e s e a r c i s   t o   ha n dl e   m i s s i n g   da t a   f o r   a c c ur a t e   w a t e qu a l i t y   m o n i t o r i ng  us i n g   a   w a t e qua l i t y   da t a s e t .   S o m e   o f   t h e   s pe c i f i c   hi g hl i g ht s   o f   t h i s   r e s e a r c a r e   a s   f o l l ow s :   i )   S o phi s t i c a t e t e c hn i q ue s   i n c l udi ng  t h e   i m p r o v e ke r n e l   c o rr e l a t i o n   f i l t e r   f o r   e f fe c t i v e   da t a - r e duc t i o m e t h o ds ,   Z - s c o r e   n o rm a l i z a t i o n   t o   s t a n da rdi z e   i t s   v a l ue s ,   a n d   t h e   m e di a m o di f i e W e i n e f i l t e f o r   n o i s e   e l i m i na t i o du ri n g   t h e   p r e p r o c e s s i n s t e p ;   i i )   A m o n g   i t s   a pp l i c a t i o n s ,   t w o   of   t h e m   i n c l ude   e nha n c e p ri n c i p a l   c o m po n e nt   a n a l y s i s   i t e r m s   o f   c o l um n   a n d   c r o s s - c o l um p r o f i l i n a n d   r u l e - b a s e v a l i da t i o i n   c o n s i s t e n c y ,   uni que n e s s ,   a n e x i s t e n c e   c h e c ks   t o   i de n t i f y   t r e n ds   a n e n s u r e   d a t a   i nt e gri t y   w i t h   po s s i b l e   qua l i t y   c o n c e r n s ;   i i i )   A d a pt i v e   w e i ght e k - n e a r e s t   n e i g h b o r s   c l us t e r i n g   (A W K N N C)  a s s u r e s   e xa c t   c l us t e r i ng  a l o n g   w i t h   f l e xi b i l i t y   t o   l a r ge   da t a s e t s ;   i t   g r o ups   da t a   a c c o r di n t o   t h e   ki n ds   o f   m i s s i n v a l ue s ,   a n t h e   L IG H T   D e n s e N e t   m o de l   di v i de s   da t a s e t s   i nt o   f ul l   a nd  m i s s i ng  da t a   c a t e go r i e s ;   a n d   i v I t h e   c a s e   of   s i m i l a ri t y - b a s e c l us t e r i n g ,   m i s s i n g   da t a   i s   ha n d l e w i t v e r y   h i g a c c ura c y   by   a   CN N ,   w h i c c a r e c o n s t r uc t   d a t a   i r e a l - t i m e   f o r   w a t e qu a l i t y   m o n i t o ri n g.   T h e   s t ruc t u r e   o f   t hi s   p a pe s h o w s   h o w   t h e   p r o po s e d   m e t ho d   c o ul b e   u s e f ul   i de a l i ng   w i t p r o b l e m s   a ri s i ng   f r o m   m i s s i ng   d a t a   i m p u t a t i o i w a t e qu a l i t y   m o ni t o ri ng .   T he   i nt ro d uc t i o n,   s t a t e s   p r o b l e m s   re l a t e d   t o   w a t e q u a l i t y   i d i f f e r e nt   p a rt s   o f   t he   w o r l d ,   i nd i c a t e s   w e a k ne s s e s   o f   e x i s t i ng   i m pu t a t i o m e t h o ds ,   s pe c i f i c a l l y   i n c l ud i ng   hi g c o m pl e x i t y ,   e rro r s ,   a nd   po o qu a l i t y   o f   s e r v i c e ,   a nd   p u t s   i nt o   pe r s pe c t i v e   t h e   r e m e dy   s u gge s t e d .   T h e   l i t e ra t u re   re v i e w   s t u d i e s   re l e v a nt   w o rk ,   hi g hl i g ht i ng   i t s   l i m i t a t i o ns   a nd   e v i de n c i ng   t he   g a p   f o a n   i m p r o v e d   a nd   m o r e   a c c u ra t e   i m p u t a t i o p r o c e s s ,   w hi c t hi s   w o r k   t ri e s   t o   p r o v i de .   T he   no v e l t y   a r c hi t e c t u r e   t ha t   i nv o l v e s   s pe c t ra l   c l us t e ri ng ,   A W K N N ,   CN N ,   a nd   a dv a n c e d   d a t a   p r e p r o c e s s i ng   t e c hni q ue s ,   s uc a s   m e d i a m o di f i e d   W e i n e f i l t e ( M M W F IL T ) ,   Z - s c o r e   no rm a l i z a t i o n   (Z - S N ) ,   a nd   i m p r o v e d   ke rne l   c o rr e l a t i o f i l t e ( IK CF )   a r e   di s c us s e d   e l a b o ra t e l y   i t he   s e c t i o p r o po s e d   m e t h o do l o gy .   It   c a b e   e v i de n c e d   t ha t   t he s e   ne w e t e c hni q ue s   i n c re a s e   a c c u ra c y   a nd   m i ni m i z e   c o m p l e xi t y .   T he   p r o po s e d   m e t h o d   ha s   s o m e   i m po rt a nt   pe r f o rm a nc e   m e t ri c s   b e t t e t ha t he   c u r r e nt   o n e s   i pH   c o n c e nt ra t i o n,   c hl o ra m i ne ,   a nd   s u l f a t e ,   a nd   t he re f o r e   i t s   ut i l i t y   i s   s h o w n.   I t   i s   de p i c t e d   i e x pe ri m e nt a l   r e s u l t s   a nd   d i s c u s s i o n.   T he   c o nt ri b u t i o o f   t hi s   s t udy ,   i m p r o v e m e nt   u po n   t he   e x i s t i ng  o n e s ,   a nd   t h e   po t e nt i a l   f ut u r e   d i r e c t i o n s   o f   t he   w o rk  ha v e   b e e s t a t e d   i c o n c l us i o a nd   f u t u re   w o rk .   T he   s e c t i o c o nt ri b ut e s   t o   t h e   m a nu s c ri p t ' s   i m p a c t   o t h e   qu a l i t y   m o ni t o ri n g   s y s t e m   f o w a t e r.       2.   LI TER A TU R S U R V E Y   In  t hi s   s e c t i o n ,   e xi s t i n r e s e a r c h   o ge n e   s e t   i m put a t i o m e t h o ds   a n rul e - b a s e a pp r o a c h e s   f o r   r e c ov e r i n g   m i s s i n g   w a t e qu a l i t y   m o n i t o r i ng  d a t a   i s   di s c us s e d.   T h e   r e s e a r c h   ha s   i n t r o duc e m a c h i n e   l e a rni n a n d   s t a t i s t i c a l   s t ra t e gi e s   f o a d d r e s s i ng  t h e   i s s ue   o f   m i s s i n g   v a l ue s ,   f o r   e xa m pl e ,   s uppo r t   v e c t o r   r e g r e s s i o n   (S V R ),   h y b r i de c o m po s i t i o n - im put a t i o n   m o de l s ,   a n s e que n c e - to - s e que n c e   l e a rni n g - b a s e m o de l s .   T h o ug h   t h e s e   a pp r o a c h e s   h a v e   b e e n   p r o m i s i n g   i n   s o m e   c o n t e xt s ,   t h e y   a r e   ge n e ra l l y   m a rr e by   h i g h e r   c o m put a t i o n a l   c os t s ,   i n e f fe c t i ve   r u l e - b a s e v a l i d a t i o n,   a nd   po o r   d a t a   p r o f i l i n g,   r e s ul t i ng   i n   e rr o r s   du ri n g   t h e   i m put a t i o o m i s s i n g   da t a .   A d di t i o na l l y ,   c o n v e n t i o na l   i m pu t a t i o m e t ho ds ,   i n c l udi ng  k - n e a r e s t   n e i g h b o r   (K N N a n d   c l a s s i f i c a t i o n - b a s e a pp r o a c h e s ,   a r e   n o t   di s c ri m i na t o r y   b e t w e e n   c o m pl e t e   a n d   m i s s i n da t a ,   c o m p r o m i s i n g   da t a   q ua l i t y   a n d   c o n s i s t e n c y   a t   l a rge .   H e n c e ,   t h e r e   i s   s t i l l   a   n e e f o r   a a da pt i v e   a nd  m o r e   e f f i c i e n t   m e t h o t h a t   c o m b i n e s   c l us t e ri n g   a l go ri t hm s ,   de e l e a rn i ng,   a nd   r ul e - b a s e c h e c ki ng  t o   r e f i n e   i m p ut a t i o qua l i t y   w i t h   l o w   c o m put a t i o n a l   o v e rh e a d.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   E l e c   &   Co m E n g     IS S N :   2088 - 8708         G e ne   s e t   i m put at i on  m e t h od - bas e r u l e   f or   r e c ov e r i ng   m i s s i ng  da t a     ( A m e r   A l - R ah ay f e h )   4299   2. 1 .     R e l ate d   w o r k s   T h e   a ut h o r   i [20] ,   p r o po s e a n   S V R - b a s e a pp r o a c h   us i n g   a   m a c h i n e   l e a rni n t e c hni que   i n   f i l l i ng   m i s s i n g   v a l ue s   f o r   d a t a   i n v o l v i n w a t e qua l i t y .   It   c o v e r s   t h e   f o l l o w i n g:   m o de l   s e l e c t i o p r o f i l i n g,   a n   pr e - p r o c e s s i n t h e   da t a .   D e s pi t e   s uc c e s s   w i t S V R   f i l l i n g   a l l   m i s s i n g   v a l ue s ,   t h e r e   ha b e e n   s e v e r a l   e x t e n s i v e   pr e - p r o c e s s i n t ha t   c o n t ri b ut e t o w a r d s   e xt r a   c o m pl e xi t i e s   a n d   e n e rgy   r e qui r e m e n t s ;   t h e r e   w a s   n o   da t a   pr e p r o c e s s i n a n d   n o i s e   r e duc t i o i n v o l ve o n   i t s   pa rt ,   w h i c m a y   c o n s e que n t l y   b e   c a us e by   w r o n i m pu t a t i o n s   w i t h   l o w   qua l i t y   of   da t a s e t s .     S t udy   [21]   d e v e l o p e a   t w o - h e a de s e que n c e - to - s e que n c e   m i s s i n i m pu t a t i o n   m o de l   f o r   t i m e - s e r i e s   da t a   by   us i n g   t h e   c r o s s - h e a d   a t t e n t i o m e c ha n i s m .   T h o ug t h e   m o de l   w a s   v e r y   e ffe c t i ve   i t e rm s   o f   i m pu t i n g   t h e   m i s s i n g   t i m e   s e ri e s ,   t h e r e   w a s   n o   r ul e - b a s e v a l i da t i o a n d   h e n c e   i n t r o duc e a   l o t   o f   e rr o r s .   M o r e o v e r ,   pr o c e s s i n e x t r a n e o us   da t a   a d de c o m pl e xi t y   a n de c r e a s e e ff i c i e n c y   a s   a   w h o l e .     In  s t udy   [22] ,   a   h y b r i a pp r o a c h   t o   w a s t e w a t e r   t r e a t m e nt   p l a nt s   (W W T P i s   p r o po s e t ha t   c o m b i n e s   de c o m po s i t i o a n d   i m p ut a t i o n .   m a c h i n e   l e a rni n g   f o r   u n i v a ri a t e   i m put a t i o t ha t   do e s   n o t   m a ke   a   di s t i n c t i o b e t w e e n   m i s s i ng  a nd  c o m pl e t e   da t a .   m a c hi n e   l e a rni n g .   Q o S   w a s   r e duc e due   t o   r e du n da n c y   a s   w e l l   a s   unn e c e s s a r y   c o m pl e xi t y   oc c a s i o n e by   f a i l ur e   t o   c a t e go r i z e   da t a s e t s .   A c c ura c y   o n   i m put a t i o n   de c r e a s e due   t o   f r e que n t   o v e r f i t t i n g   a nd  u nde r f i t t i n g   by   t h e   s y s t e m s   o f   m a c h i n e   l e a rni n g.     In   s t udy   [23] ,   a   n o v e l   a ppr o a c h   w a s   p r e s e n t e w i t h   a n   a pp l i c a t i o n   o f   dum m y   f ul l   s e que n c e   m a t c h i n g   c o m b i n e w i t h   l o n s h o rt - t e rm   m e m o r y   (L S T M i n   i m pu t i n g   m i s s i n t e l e m e t r y   w a t e r   l e v e l   da t a .   L S T M - b a s e m o de l s   h a a   h e a v y   i n c r e a s e   i c o m put a t i o n a l   c o m pl e xi t y   c o m pa r e t o   o t h e r s   b e c a us e   t h e y   h i g h l y   c o n s um e r e s o ur c e s   a n ha d   t r e m e n do us   t ra i ni n t i m e s .   T h e r e   a l s o   w e r e   un c l e a r   d i s t i n c t i o n s   b e t w e e n   c o m pl e t e a n d   i n c o m pl e t e   d a t a ,   s o   t h i s   r e s ul t e i h i g l a t e nc i e s   a nd  de l a y s .   In   s t udy   [24] ,   i t   a ppl i e d i f f e r e n t   i m put a t i o m e t h o ds   i n c l udi n g   k - n e a r e s t   n e i g h b o r ,   c l a s s i f i c a t i o a n r e g r e s s i o t r e e s   (CA R T ),   a nd  ra n do m   r e g r e s s i o i m pu t a t i o (R RR I)  t o w a r ds   t h e   r e c o ve r y   o f   m i s s i n g   h y dr o l o gi c a l   da t a .   C r o s s - h e a a t t e nt i o w a s   a   n e c e s s i t y   i c a s e   i t   ha t o   b e   v a l i da t e d.   T hi s   s e t   o f   t e c h ni que s   a l t h o ug h   pe r f o r m e e xc e l l e nt l y   o n   t h e   s t r e a m s   c o ul b e   unr e l i a b l e   w i t h o ut   a   p r o c e s s   of   r ul e - b a s e v a l i da t i o w h e r e i n   t h e   ha n d l i n g   o f   m i s s i n g   da t a   go e s   e n t i r e l y   i na c c ur a t e .   S t udy   [25] ,   p r o po s e a a pp r o a c f o m a c hi n e   l e a rni n g - b a s e w a t e qu a l i t y   p r e di c t i o i n v o l v i n m ul t i v a r i a t e   i m p ut a t i o n   f r o m   s e v e r a l   m e a s u r e m e n t s .   T h e   pr o b l e m   w i t h   t h e   a pp r o a c h   i s   t h a t   t h e   m e t h o s uff e r s   f r o m   o v e r f i t t i n g   a nd   u n de r f i t t i n g   a n d   i s   s uc c e s s f ul   o n l y   i de g r e e   c a t e go r i z a t i o o f   w a t e c o n t a m i n a nt s .   N o i s e   a n d   c o m pl e xi t y   w i t h i t h e   d a t a s e t   c o n t i n ue d   t o   b e   t h e   c ha l l e ngi n g   i s s ue s .   S t udy   [26]   de v e l o p e a   s l i d i n g   w i n do w   m e t h o f o r   da t a   i m put a t i o a nd  a n o m a l y   de t e c t i o n   i h y dr o l o gi c a l   t i m e   s e r i e s   d a t a s e t s .   E v e t h o ug i t   go t   t h e   i rr e gul a r i t i e s   ri g ht ,   i t   d i d   n o t   d i s t i ngui s b e t w e e n   c o m pl e t e   a n m i s s i ng  d a t a .   T h i s   l e t o   a   l a i n   p r o c e s s i n g   w i t h   i n c r e a s e s   i n   c o m put i n g   c o m pl e xi t y .     In  [2 7] ,   s uppo r t   v e c t o r   m a c h i n e   (S V M ha d   b e e n   us e d   i t h e   s t a ge   o f   i m p ut i ng   m i s s i n g   i n f o r m a t i o a b o ut   c l a s s i f i c a t i o n   t a s ks .   A l t h o ug h   S V M   i n c r e a s e t h e   a c c u ra c y   of   c l a s s i f i c a t i o n ,   i t   f a i l e t o   h a n d l e   n o i s e   i n   t h e   da t a s e t   e f f e c t i v e l y ,   w h i c l e t o   e rr o r s .   M o r e o v e r ,   p r e pa ra t i o n   w a s   n o t   e n o ugh  t o   e n s u r e   t h e   de pe nda b i l i t y   of   i m pu t e d a t a .   S t udy   [28] ,   s ugge s t e t h e   a ppl i c a t i o n   o f   m ul t i pl e   i m pu t a t i o ns   i m a c hi n e   l e a rni n f o r   p r e di c t i n t h e   qua n t i t y   of   c h l o r o p h y l l - a   i n   c o a s t a l   a r e a s .   T h e   m o de l   s uc c e e de i n   p r e d i c t i n g   b i o l o gi c a l   t ra i t s   b ut   c o ul n o t   di f fe r e nt i a t e   b e t w e e n   c o m pl e t e   a nd  m i s s i n v a l ue s   i n   d a t a s e t s .   T hi s   r e s ul t e d   i n   m a k i n t h e   i m pu t a t i o pr o c e dur e   c o m pl i c a t e w i t b o t h   m i s s i n g   a n f ul l   d a t a   S t udy   [ 29 ]   e v a l u a t e d   d i f f e r e nt   i m pu t a t i o n   t e c hni q ue s   f o r   ne t w o rk  d a t a ,   ra ng i ng   f r o m   s i m p l e   i m p u t a t i o t o   c o m p l e x   m o de l - b a s e d   a p p r o a c h e s .   A l t h o ug t he y   w o rke d   v e r y   w e l l   i n   c e rt a i s i t u a t i o n s ,   t he s e   m e t h o ds   c o u l d   n o t   e f f e c t i v e l y   ha nd l e   r e d u nd a nt   o du p l i c a t e   d a t a .   I t   is   l e a d i ng   t o   i nc o n s i s t e n c i e s   i t he   i m pu t e d   r e s u l t s .   S t udy   [30]   pr o po s e t h e   i m pu t a t i o n   o f   m i s s i n g   n e t w o r da t a   t o   i m p r o v e   s a m pl e   c ov e r a ge   i n   t h e   pr e s e n c e   o f   c o m pl e t e   a n d   i n c o m pl e t e   n e t w o r k s .   H e r e ,   w e   c o m pa r e   t h e   e f f i c a c y   of   v a r i o us   i m p ut a t i o n   t e c hn i q ue s ,   f r o m   s t ra i g h t f o r w a r d   i m pu t a t i o n   t o   s o phi s t i c a t e m o de l - b a s e a p p r o a c h e s ,   o v e r   a   b r o a d   s pe c t rum   of   m e a s u r e m e nt ,   n e t w o r k,   a n d   m i s s i n g   v a l ue   c ha r a c t e r i s t i c s .     In   s t udy   [11] ,   K N N   i m p ut a t i o a nd   a   m ul t i l a y e r   pe r c e pt r o m o de l   ha v e   b e e n   us e d   f o r   t h e   q ua l i t y   pr e di c t i o o f   w a t e r .   P o o r   p r o f i l e   qua l i t y   r e s ul t e b e c a us e   c o l um n   p r o f i l i ng  w a s   e m pl o y e i t h e   p r o c e s s i n o t h e   da t a   w i t h   n o   c o n s i de r a t i o gi v e t o   v a l ue   r e pe a t s .   Q u a l i t y   of   s e r v i c e   (Q o S w a s   r e s t r a i n e d,   a nd  t h e   ge n e ra l   pe r f o r m a n c e   o f   t h e   m o de l   de g ra de d.   F u r t h e rm o r e ,   w e   l i s t   e xi s t i ng  o b j e c t i v e s   a n d   i s s ue s   i T a b l e   1.   R e s e a r c s o l ut i o n :   U t i l i z i ng  K a gg l e ' s   w a t e r   q ua l i t y   da t a   s e t ,   t h i s   s t udy   a pp r o a c h e s   t h e   i s s ue   o m a na gi ng  m i s s i n v a l ue s   i n   t h e   m o n i t o ri n o f   t h e   qua l i t y   of   w a t e r   i a e ff i c i e n t   m a nn e r.   A   ge n e - b a s e d   i m pu t a t i o n,   p r o f i l i n g ,   a n d   i m p r o v e m e n t   i da t a   qu a l i t y   t hr o ug h   t hi s   w o r k.   A f t e r   p r o c e s s i n g   t hr o ug t h e   M M W F IL T   fo r   n o i s e   r e m o v a l ,   e f fe c t i ve   da t a   t ra n s f o r m a t i o a n d i m e n s i o n a l i t y   r e duc t i o n   a r e   pe r f o r m e b y   Z - S N   a n IK CF .   T o   e n s u r e   i n t e g r i t y   i t h e   d a t a ,   c o l um a n d   c r o s s - c o l um p r o f i l i n w i l l   m a ke   us e   of  e nh a n c e d   p r i n c i pa l   c o m po n e n t   a n a l y s i s   (E P CA c o m b i n e d   w i t r ul e - b a s e v a l i da t i o o f   da t a   t ha t   c o v e r s   c o n s i s t e n c y ,   u n i que n e s s ,   a nd   e xi s t e n c e   c h e c ks .   A d a pt i v e   w e i ght e K N N   c l us t e ri n g   i s   us e d   f o r   ge n e - b a s e c l us t e r i ng  w hi l e   d a t a s e t   c l a s s i f i c a t i o n   m a ke s   us e   o f   t h e   L IG H T   D e n s e N e t   m o de l   i f   t h e r e   i s   a   p r o c e s s   of  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   Int   J   E l e c   &   Co m E n g ,   V o l .   15 ,   N o .   4 A ugus t   20 25 :   429 6 - 4317   4300   i m pu t a t i o o f   m i s s i ng  d a t a .   T h e   us e   o f   a   CN N   fo r   w e i gh t e i m put a t i o n ,   w h i c h   c a r e c o n s t ruc t   w h o l e   da t a   s e t s   fo r   r e a l - t i m e   w a t e r - qu a l i t y   m o n i t o r i ng,   w i l l   e n s u r e   e xc e l l e nt   a c c ur a c y .       T a b l e   1 .   Co m p a r i s o o f   e xi s t i n g   w a t e qua l i t y   m o n i t o r i n g   m e t h o ds   Re f .   O b j e c t i v e   W a t e r   q u a l i t y   m o n i t o ri n g   m e t h o d s   L i m i t a t i o n s   [2 0 ]   T o   d e v e l o p   a   m a c h i n e   l e a rn i n g   a p p r o a c h   f o r   i m p u t i n g   w a t e r - q u a l i t y   d a t a   w i t h   a   h i g h   p e r c e n t a g e   o f   m i s s i n g   v a l u e s   a n d   a d d r e s s   t h e   c h a l l e n g e   o m i s s i n g   d a t a   i n   w a t e r - q u a l i t y   m e a s u re m e n t s   b y   a p p l y i n g   m a c h i n e   l e a r n i n g   t e c h n i q u e s   t o   a c c u ra t e l y   i m p u t e   t h e   m i s s i n g   v a l u e s .   In v e r s e   d i s t a n c e   w e i g h t i n g   (ID W ),   ra n d o m   f o r e s t   re g re s s o (RF R),   r i d g e   (R ),   Ba y e s i a n   ri d g e   ( BR),   A d a Bo o s t   ( A B)  m e t h o d   H e r e ,   s u p p o rt   v e c t o r e g r e s s i o n   w a s   i m p l e m e n t e d   t o   t h e   i m p u t a t i o n   o f   m i s s i n g   v a l u e s   i n   t h e   d a t a s e t .   H o w e v e r,   s u p p o rt   v e c t o re g re s s i o n   r e q u i r e d   a   l a r g e   a m o u n t   o f   d a t a   fo p ro c e s s i n g ,   t h e r e b y   i n c r e a s i n g   t h e   c o m p l e x i t y   a n d   e n e rg y   c o n s u m p t i o n .   [2 1 ]   T o   i m p r o v e   t h e   d u a l - h e a d   a t t e n t i o n   m o d e l   fo t i m e   s e ri e s   d a t a   i m p u t a t i o n   t o   e n h a n c e   t h e   a c c u ra c y   a n d   e ff i c i e n c y   o i m p u t i n g   m i s s i n g   v a l u e s   i n   t i m e   s e ri e s   d a t a .   D u a l - h e a d   s e q u e n c e - to - s e q u e n c e   i m p u t a t i o n   m o d e l   H e r e ,   m i s s i n g   d a t a   v a l i d a t i o n   w a s   b a s e d   o n   a   c r o s s h e a d   a t t e n t i o n   m e c h a n i s m ,   w h e r e a s   ru l e - b a s e d   v a l i d a t i o n   c a n n o t   b e   p e r fo r m e d ,   l e a d i n g   t o   i n a c c u ra t e   m i s s i n g   d a t a   h a n d l i n g .   [2 2 ]   U s i n g   a   u n i v a ri a t e   i m p u t a t i o n   m e t h o d   i n   w a s t e w a t e t re a t m e n t   i n c r e a s e s   t h e   e ff i c i e n c y   a n d   p ro d u c t i v i t y   o f   t h e   o v e ra l l   p r o c e s s .   W W T P   i n t e g ra t i n g   d e c o m p o s i t i o n   m e t h o d   H e r e ,   t h e   i m p u t a t i o n   o f   d a t a   w a s   p e r fo r m e d   b a s e d   o n   a n a l y s i s ,   a n d   d a t a   a r e   n o t   c l a s s i fi e d   ( i . e . ,   c o m p l e t e   d a t a   a n d   m i s s i n g   d a t a i n   t h e   d a t a s e t .   H o w e v e r ,   m i s s i n g   d a t a   r e m a i n   a n d   c o m b i n e d   i n   t h e   d a t a s e t ,   l e a d i n g   t o   c o m p l e x i t y .   [2 3 ]   T o   p r o p o s e   a n d   d e v e l o p   i n n o v a t i v e   t e c h n i q u e s   t h a t   c a n   a c c u ra t e l y   a n d   e ffe c t i v e l y   f i l l   i n   g a p s   i n   w a t e r   l e v e l   m e a s u re m e n t s   c o l l e c t e d   f r o m   m o n i t o r i n g   s y s t e m s .   L S T M   m e t h o d   H e r e ,   t h e   i m p u t a t i o n   o f   m i s s i n g   d a t a   w a s   b a s e d   d u m m y   f u l l   s e q u e n c e   s c h e m e .   H o w e v e r,   c o m p l e t e   a n d   i n c o m p l e t e   d a t a   a r e   n o t   c l a s s i fi e d   s e p a ra t e l y ,   t h e re b y   i n c r e a s i n g   t h e   p r o c e s s i n g   t i m e   a n d   l e a d i n g   t o   h i g h   l a t e n c y .   [2 4 ]   T o   re c o v e r   m i s s i n g   d a t a   i n   h y d ro l o g i c a l   s t u d i e s   t o   d e t e r m i n e   t h e   m o s t   e ffe c t i v e   a n d   a c c u ra t e   a p p r o a c h   fo r   h a n d l i n g   m i s s i n g   d a t a   i n   t h i s   c o n t e x t .   RRRI,   C A RT ,   a n d   K N N   m e t h o d   Cro s s h e a d   a t t e n t i o n   w a s   u s e d   t o   v a l i d a t e   m i s s i n g   d a t a ,   w h e re a s   ru l e - b a s e d   v a l i d a t i o n   i s   p ro v e n   i n e ff e c t i v e   fo t h e   s a m e   p u rp o s e ,   re s u l t i n g   i n   i n a c c u ra t e   t re a t m e n t   o f   m i s s i n g   d a t a .   [2 5 ]   T o   d e v e l o p   a   m a c h i n e   l e a rn i n g   p r e d i c t i v e   m o d e l   t h a t   c a n   a c c u ra t e l y   d e t e c t   w a t e q u a l i t y   a n d   p o l l u t i o n   l e v e l s   b a s e d   o n   v a ri o u s   p a ra m e t e r s   a n d   d a t a   i n p u t s ,   s u c h   a s   c h e m i c a l   c o m p o s i t i o n ,   p h y s i c a l   p r o p e r t i e s ,   a n d   e n v i r o n m e n t a l   f a c t o r s .   P re d i c t i v e   m o d e l   u s i n g   m a c h i n e   l e a r n i n g   H e re ,   m a c h i n e   l e a rn i n g   a l g o ri t h m s   w e re   u t i l i z e d   f o t h e   i m p u t a t i o n   o f   m i s s i n g   v a l u e s .   T h e s e   a l g o ri t h m s   a l w a y s   p ro d u c e   o v e r f i t t i n g   o u n d e rf i t t i n g .   T h i s   c o n d i t i o n   l e a d s   t o   h i g h   e rr o rs   b e c a u s e   i t   w a s   u n s u i t a b l e   f o i m p u t a t i o n   o f   m i s s i n g   d a t a .   [2 6 ]   T o   d e v e l o p   a   m e t h o d o l o g y   f o r   a n o m a l y   d e t e c t i o n   i n   h y d r o l o g i c a l   t i m e   s e r i e s   d a t a   u s i n g   a   s l i d i n g   w i n d o w   t e c h n i q u e   a n d   d a t a   i m p u t a t i o n   w i t h   m a c h i n e   l e a r n i n g .   L o n g   s h o rt - t e r m   m e m o r y   m e t h o d   H e r e ,   t h e   i m p u t a t i o n   o f   m i s s i n g   d a t a   w a s   b a s e d   o n   d u m m y   f u l l   s e q u e n c e   s c h e m e .   H o w e v e r,   c o m p l e t e   a n d   i n c o m p l e t e   d a t a   a r e   n o t   c l a s s i fi e d   s e p a ra t e l y ,   i n c re a s i n g   t h e   p r o c e s s i n g   t i m e   a n d   l e a d i n g   t o   h i g h   l a t e n c y .   [2 7 ]   T o   e x p l o r e   a n d   i d e n t i fy   e ffe c t i v e   t e c h n i q u e s   fo h a n d l i n g   m i s s i n g   v a l u e s   w i t h i n   d a t a s e t s   u s e d   fo c l a s s i f i c a t i o n   t a s k s ,   s p e c i f i c a l l y   u s i n g   m a c h i n e   l e a r n i n g   m e t h o d s .   S u p p o r t   v e c t o m a c h i n e   m e t h o d   H e r e ,   t h e   p r e s e n c e   o f   n o i s e   i n   t h e   d a t a s e t   p r e v e n t s   t h e   r e m o v a l   o m i s s i n g   d a t a .   H o w e v e r ,   i n a p p r o p ri a t e   d a t a   r e m a i n   u n c h a n g e d   d e s p i t e   a t t e n t i o n ,   r e s u l t i n g   i n   i n a c c u ra t e   i m p u t a t i o n   o m i s s i n g   d a t a   i n   t h e   d a t a s e t .   [2 8 ]   T o   c r e a t e   a   fo r e c a s t i n g   m o d e l   fo r   t h e   c o n c e n t ra t i o n   o f   c h l o ro p h y l l - a   i n   t h e   K o r e a n   c o a s t a l   z o n e   u s i n g   m a c h i n e   l e a r n i n g   a n d   m u l t i p l e   i m p u t a t i o n   t e c h n i q u e s .   S i x   m a c h i n e   l e a r n i n g   a l g o r i t h m s   H e r e ,   t h e   i m p u t a t i o n   o f   d a t a   w a s   p e r fo r m e d   b a s e d   o n   t h r e e   ru l e s ,   a n d   d a t a   a re   n o t   c l a s s i f i e d   ( i . e . ,   c o m p l e t e   d a t a   a n d   m i s s i n g   d a t a i n   t h e   d a t a s e t .   H o w e v e r ,   m i s s i n g   d a t a   r e m a i n   a n d   i n t e g ra t e d   i n   t h e   d a t a s e t ,   l e a d i n g   t o   c o m p l e x i t y.   [2 9 ]   T o   d e s c ri b e   a n d   i m p l e m e n t   a   m i s s i n g   d a t a   i m p u t a t i o n   a l g o ri t h m   s p e c i f i c a l l y   d e s i g n e d   fo r   t ra n s m i s s i o n   s y s t e m s .   K o r e a   e l e c t ri c   p o w e r   c o rp o ra t i o n   m e t h o d   H e r e ,   t h e   u n w a n t e d   d a t a   a r e   n o t   r e d u c e d   i n   t h e   d a t a s e t .   H o w e v e r ,   i t   i n c re a s e s   t h e   a m o u n t   o c a p a c i t y ,   l e a d i n g   t o   c o m p l e x i t y   [3 0 ]   T o   e x p l o r e   a n d   e v a l u a t e   v a ri o u s   i m p u t a t i o n   m e t h o d s   fo m i s s i n g   n e t w o rk   d a t a ,   c o n s i d e ri n g   d i ffe r e n t   n e t w o rk   s t ru c t u re s   a n d   p a t t e r n s   o m i s s i n g   d a t a ,   a n d   t o   e n h a n c e   t h e   a c c u ra c y   a n d   re p re s e n t a t i v e n e s s   o n e t w o rk   s a m p l i n g   c o v e ra g e   S i m p l e   i m p u t a t i o n   t o   m o r e   c o m p l e x   m o d e l - b a s e d   a p p r o a c h e s   H e r e ,   t h e   i m p u t a t i o n   o f   m i s s i n g   v a l u e s   i s   p e r f o r m e d   b a s e d   o n   t h r e e   ru l e s ,   a n d   d u p l i c a t e   d a t a   a r e   n o t   c h e c k e d   a n d   v a l i d a t e d .   W h e re a s ,   t h e   d u p l i c a t e   d a t a   r e m a i n   t h e   s a m e ,   l e a d i n g   t o   p o o Q o S .   [1 1 ]   T o   a n a l y z e   a n d   p re d i c t   w a t e q u a l i t y   p a ra m e t e r s   b y   i m p u t i n g   m i s s i n g   v a l u e s   i n   t h e   d a t a s e t   u s i n g   t h e   K N N   i m p u t e r   a n d   t h e n   u s i n g   a n   M L P   m o d e l   t o   p r e d i c t   t h e   w a t e q u a l i t y   p a ra m e t e r s   u s i n g   t h e   a v a i l a b l e   d a t a   a c c u ra t e l y .   K N N   i m p u t e r   m e t h o d   H e r e ,   d a t a   p r o f i l i n g   w a s   p e r fo r m e d   u s i n g   c o l u m n   p r o f i l i n g   ( i . e . ,   a n a l y z i n g   c h a ra c t e ri s t i c s ) .   By   c o n t ra s t ,   f a i l u re   t o   c o n s i d e v a l u e   r e p e t i t i o n s   l e a d s   t o   p o o d a t a   p r o f i l i n g ,   t h e r e b y   l i m i t i n g   t h e   Q o S .       3.   P R O P O S ED   M ETH O D   In  t hi s   w o r k,   w e   m a i nl y   foc us   o n   ha n d l i n g   m i s s i ng  d a t a   i w a t e r   q ua l i t y   m o ni t o ri n g .   I n   a dd i t i o n,   t h e   c l a s s i f i c a t i o n   o f   t h e   d a t a s e t   i s   b a s e o n   t h e   c o m pl e t e n e s s   l e ve l   of   t h e   m i s s i n g   da t a .   T h e   K a gg l e   w a t e r   qu a l i t y   da t a s e t   i s   c o n s i de r e d   f o i m put a t i o o f   m i s s i ng   v a l ue s   i w a t e qu a l i t y   m o n i t o r i ng.   S e v e r a l   p r o c e s s e s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   E l e c   &   Co m E n g     IS S N :   2088 - 8708         G e ne   s e t   i m put at i on  m e t h od - bas e r u l e   f or   r e c ov e r i ng   m i s s i ng  da t a     ( A m e r   A l - R ah ay f e h )   4301   i n v o l ve i t h e   p r o po s e w o r a r e   c a t e go r i z e i n t o   t hr e e   m a i s e gm e n t s ,   na m e l y :   i )   da t a   q ua l i t y   e nh a n c e m e n t ,   i i )   d a t a   p r o f i l i n g   a nd  rul e - b a s e da t a   v a l i d a t i o n ,   a n d   i i i )   ge n e - b a s e i m pu t a t i o o f   da t a .     3. 1 .     D ata   q u al i ty  e n h an c e m e n t   D a t a   qua l i t y   i m pr o v e m e n t   i s   a e s s e n t i a l   p h a s e   o f   e n ha n c i ng  m i s s i ng  d a t a   i m pu t a t i o r e l i a b i l i t y   i w a t e r   qua l i t y   m o ni t o r i n g .   P r e - p r o c e s s i n g   i s   c o m p r i s e d   o f   s e ve r a l   s t e ps :   d a t a   c l e a n i n g ,   t ra n s f o r m a t i o n ,   a n d   r e duc t i o n ,   t o   r e m o v e   i n c o n s i s t e n c i e s ,   n o rm a l i z e   f o r m a t s   f o r   da t a ,   a nd  i m p r o v e   t h e   e ff i c i e n c y   of   s t o r a ge .   T h e   M M W F IL T   i de nt i f i e s   a n e l i m i n a t e s   n o i s e   a n d   e rr o r s ,   e nha n c i n da t a   i n t e g r i t y .   Z - S N   n o rm a l i z e s   v a l ue s   w i t h i a t t ri b ut e s ,   m a ki n g   c o m pa r i s o n   a n a n a l y s i s   e a s i e r .   T h e   i m p r o v e IK CF   e l i m i n a t e s   dupl i c a t e   da t a ,   m i ni m i z i n g   c o m put a t i o na l   c o m pl e xi t y   w h i l e   m a i nt a i ni n g   n e c e s s a r y   i n f o r m a t i o n.   A l l   t h e s e   p r o c e s s e s   c o l l e c t i ve l y   i m p r o ve   da t a   q ua l i t y ,   r e s ul t i n i m o r e   p r e c i s e   m i s s i n g   d a t a .     3. 1 . 1.   D ata   c l e an i n g   D a t a   c l e a ni n g   i s   t h e   p r o c e s s   of   de t e c t i ng   i na c c ura t e   da t a   f r o m   t h e   d a t a s e t   b y   us i n g   M M W F IL T .   T hi s   f i l t e de t e c t s   t h e   m i s s i n g   da t a   ( i . e . ,   i n c o rr e c t   d a t a ).   C l e a n i n d a t a   m a i n t a i n s   d a t a   q ua l i t y   a n d   e na b l e s   m o r e   a c c ur a t e   i m pu t a t i o n.     3. 1 . 2.   D ata   t r an s fo r m ati o n   D a t a   t ra ns f o rm a t i o i s   a n   e s s e nt i a l   p r e - p r o c e s s i ng   t e c hni q ue   t o   c ha nge   t he   d a t a   f o rm a t   a nd   s t ruc t u r e .   S e v e ra l   p r o c e s s e s   a re   de s c ri b e d   a s   f o l l o w s :   I d a t a   s m o o t hi ng   ge ne ra l l y ,   d a t a   ha v e   m a n y   n o i s e s ,   w hi c de g ra de   t h e   de t e c t i o a c c u ra c y .   N o i s e   r e m o v a l   i s   e xe c u t e d   t o   e l i m i na t e   u nde s i r e d   e l e m e nt s   ( i . e . ,   i nc o rr e c t   d a t a )   f r o m   t h e   d a t a s e t   us i ng   t h e   M M W F IL T   a pp r o a c h.   T hi s   f i l t e ri ng   m e t h o d   e f f e c t i v e l y   r e m o v e s   n o i s e s   a nd   u n w a nt e d   d a t a .     T h e   M M W F IL T   n o i s e   r e duc t i o n   m e t h o w a s   a ppl i e t o   m o de l   da t a   r e l a t e t o   w a t e r   c o n t a m i na n t s ,   i n c l udi ng   p H ,   ha r d n e s s ,   s e di m e nt ,   c hl o r a m i n e ,   s ul f a t e ,   a n d   c o n duc t i v i t y .   T h e s e   d a t a   w e r e   c o l l e c t e f r o m   e n v i r o n m e n t a l   s e n s o r s   a n d   c a n   b e   e ff i c i e n t l y   pr o c e s s e us i n l o c a l   f i l t e r s   t a i l o r e t o   t h e   ge o gr a p hi c a l   do m a i n,   e n s u r i ng  s w i f t   a n e f f i c i e n t   t e x t   p r o c e s s i n g.   R e c e n t l y ,   da t a   c o l l e c t e fo r   w a t e r   po l l ut i o n   m o ni t o r i n g   pr e - d i c t i o n s   t u rn e d   o ut   t o   b e   i na c c ur a t e ,   c o n t a i n i ng  m i s s i ng  o e rr o n e o us   i n f o r m a t i o n.     A f t e r   a pp r o p r i a t e   a dj us t m e n t s   o f   t h e   m a s k   s i z e   a r o und  t h e   s urr o u n d i n a r e a   o f   t h e   t a r ge t   p i xe l ,   t h e   r e duc t i o n   t e c hn i que s   us i n g   s pa t i a l - do m a i n - b a s e l o c a l   f i l t e r s   a r e   b ui l t   u po a   p r e de t e rm i n e d   e qua t i o n.   H ow e ve r ,   o w i n t o   b l urri n e f f e c t s   b r o ugh t   a b o ut   by   e xc e s s i v e   s m oo t h i n g ,   t h e   pi c t u r e   p r o pe rt i e s   o t r a d i t i o n a l   s p a t i a l   f i l t e r s   de t e ri o ra t e .   M M W F IL T   i s   a   t r a d i t i o n a l   l o c a l   f i l t e r   b a s e o t h e   s pa t i a l   do m a i t h a t   c o m b i n e s   t h e   b e n e f i t s   o f   t h e   W i e n e f i l t e a n d   t h e   m e di a f i l t e i a   n o nl i n e a a d a pt i v e   f i l t e r.   I o ur  m e t h o d,   t h e   W i e n e f i l t e r,   w h i c p r o c e s s e s   i m a ge s   b a s e o t h e   v a r i a n c e   o f   G a us s i a n o i s e ,   w a s   us e t o   s i m u l a t e   t h e   M M W F IL T   a l go r i t h m   by   s ub s t i t ut i ng   t h e   m e a v a l ue   o f   t he   pi xe l s   i n s i de   t h e   m a s w i t t h e   m e d i a v a l ue .   T h us ,   t h e   W i e n e f i l t e r   i s   e xp r e s s e a s   (1 ) :     =   +   2 + 2 2     ( ( , ) ) ,      (1)     w h e r e     a nd    de n o t e   t h e   m e a n   a n d   s t a n d a r d   de v i a t i o n   v a l ue s   o f   t h e   p i xe l s   l o c a t e w i t h i t h e   m a s k,   r e s pe c t i v e l y ,   a n   i s   t h e   s t a n d a r d   de v i a t i o n   o f   t h e   n o i s e .   T h e   W i e n e r   f i l t e r   i s   e xc e l l e n t   i n   r e duc i ng  n o i s e   b e c a us e   i t   c on s i de r s   a l l   t h e   p i xe l   v a l ue s   i n   t h e   r e gi o of   i n t e r e s t   (R O I) .   H ow e ve r ,   w h e t h e   m e a v a l ue   i s   pl a c e i nt o   t h e   W i e n e r   f i l t e r   e qu a t i o n ,   hi g h - f r e que n c y   s i g n a l s ,   s uc a s   t h o s e   o f   t h e   e dge   a r e a ,   a r e   l o s t .   O t h e   c o nt r a r y ,   w h e a   pa rt i c ul a pi xe l   v a l ue   i s   s e l e c t e duri n g   i m a ge   p r o c e s s i n g ,   t h e   m e di a v a l ue   m o r e   s uc c e s s f ul l y   m a i n t a i n s   hi g h - f r e que n c y   s i gna l s   w h i l e   m i ni m i z i n n o i s e   t h a t h e   m e a v a l ue .   T h us ,   t h e   M M W F IL T   i s   o b t a i n e d   a s   f o l l o w s :     =   ̂ +   2 + 2 2     ( ( , ) ̂ )   (2)     w h e r e   ̂   de n o t e s   t h e   m e d i a v a l ue   o f   t h e   pi xe l s   l o c a t e i n s i de   t h e   m a s k .     W e   c r e a t e a   m e di a m o di f i e w i e n e r   f i l t e r   (M M W F )   m o de l   b a s e o n   (2)   t o   e nha n c e   t h e   da t a   c l e a ni n g   p r o c e s s .   T o   e n s u r e   i t s   e f fe c t i ve n e s s   a c r o s s   v a ri o us   i m a ge   r e s o l ut i o n s ,   t h e   M M W F IL T ’s   m a s k   s i z e s   w e r e   c a r e f ul l y   c o n f i gur e d   t o   3 × 3,   5 × 5,   7 × 7 ,   9 × 9 ,   a n d   11 × 11.   T h e s e   v a r y i n m a s k   s i z e s   a l l o w   fo r   f l e xi b l e   a ppl i c a t i o n   o f   t h e   f i l t e r   t o   c a pt u r e i m a ge s   w i t di f f e r e n t   m a t ri di m e n s i o n s ,   e na b l i n g   p r e c i s e   n o i s e   r e duc t i o n   w i t h o ut   c o m p r o m i s i ng  d a t a   s t r uc t u r e .   D a t a   n o rm a l i z a t i o n   H e r e ,   d a t a   n o r m a l i z a t i o n   o r ga ni z e s   da t a   e nt r i e s   t o   e n s u r e   t ha t   t h e y   a ppe a r   s i m i l a a c r o s s   a l l   f i e l ds   a n r e c o r ds .   A s   a   r e s ul t ,   i n f o r m a t i o n   i s   e a s i e r   t o   f i n d,   g r o upe d,   a nd  a na l y z e d.   I n   t h e   p r o po s e d   w o r k,   t h e   n o rm a l i z a t i o n   t e c hn i q ue   i s   b a s e o t h e   Z - S N   a pp r o a c h ,   w h i c h   p r o v i de s   i m p r o v e da t a   o r ga ni z a t i o n   a n d   m a na ge m e n t   f o r   a a c c u r a t e   i m put a t i o n.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   Int   J   E l e c   &   Co m E n g ,   V o l .   15 ,   N o .   4 A ugus t   20 25 :   429 6 - 4317   4302   Z - S N   i s   a   b r o a d   s t a t i s t i c a l   m e t h o t ha t   m a y   be   us e w i t v a r i o us   d a t a   t y pe s ,   i n c l udi ng   da t a   f r o m   w a t e r   qu a l i t y   m o n i t o ri n g .   Z - S N   m a y   be   us e t o   n o r m a l i z e   s e ve r a l   w a t e r   qua l i t y   m e t r i c s   t o   a   s i n gl e   s c a l e   i n   w a t e q ua l i t y   m o n i t o r i ng.   T h us ,   c o m pa r i ng   a nd   e v a l ua t i n g   t h e   da t a   b e c o m e s   r e l a t i v e l y   s i m p l e .   T h e   e qu a t i o n   (3)  f o r   Z - S N   i s   a s :     =    (3)     w h e r e   z   i s   t h e   z - s c o r e   o f   t h e   da t a   po i n t   x ,   μ   i s   t h e   m e a o f   t h e   d a t a s e t ,   a n d   σ   i s   t h e   s t a n da rd  de v i a t i o o f   t h e   da t a s e t .   T h e   f o l l ow i n p r o c e dur e s   a r e   us e t o   a pp l y   Z - S N   t o   da t a   f o r   w a t e r   qu a l i t y   m o n i t o r i ng:   a.   T h e   p a r a m e t e r ’s   m e a ( a n d   s t a n d a r d   de v i a t i o ( a r e   d e t e r m i n e f o w a t e qu a l i t y   t h a t   r e qui r e s   n o rm a l i z a t i o n .   D e pe n di ng  o n   t h e   r e s e a r c h   o b j e c t i ve s ,   n o r m a l i z a t i o n   c a b e   c a rr i e o ut   e i t h e r   s e pa ra t e l y   fo r   e a c h   p a ra m e t e r   o r   t h e   e n t i r e   da t a s e t   a s   a   w h o l e .     b.   T o   o b t a i t h e   z - s c o r e   f o r   e a c h   d a t a   po i nt   i n   t h e   w a t e r   qu a l i t y   pa r a m e t e r ,   t h e   v a l ue s   a r e   i n t e g ra t e i n t o   t h e   z - s c o r e   e qua t i o n   c.   T h e   ge n e r a t e z - s c o r e s   i n d i c a t e   h o w   m a n y   s t a n da rd   de v i a t i o n s   a   da t a   po i n t   de v i a t e s   f r o m   t h e   m e a n.   A   po s i t i v e   z - s c o r e   s ugge s t s   t ha t   t h e   d a t a   po i n t   i s   a b ov e   t h e   m e a n,   w h e r e a s   a   n e ga t i v e   z - s c o r e   i n di c a t e s   t ha t   i t   i s   b e l ow   t h e   m e a n.     3. 1 . 3.   D ata   r e d u c ti o n   D a t a   r e duc t i o i s   t h e   p r o c e s s   of   e l i m i na t i n u n w a nt e da t a   ( i . e . ,   r e pe t i t i o n s   o f   r e a d i n gs a n d   t h e   a m o u n t   o f   c a pa c i t y   r e qu i r e t o   s t o r e   da t a   us i n g   IK CF .   T h i s   f i l t e r i ng   m e t h o ra p i dl y   r e duc e s   t h e   a m o u n t   o i n f o r m a t i o s t o r e d   i t h e   s y s t e m   us i n g   s o m e   m e t h o ds .   H ow e ve r ,   d a t a   r e duc t i o c a i n c r e a s e   s t o ra ge   e ff i c i e n c y   a n d   pe r f o r m a n c e   a nd  m i ni m i z e   s t o ra ge   c o s t s .   T h e   s ugge s t e t e c hn i q ue   b a s e o n   t h e   IK CF   t ra c ke i s   b r i e f l y   de s c r i b e h e r e .   T h e   IK CF   t ra c ke c o n s t r uc t s   a   t ra i ni n s e t   b y   c y c l i c   s h i f t i ng.   S u ppo s e   t h e   b a s e   v e c t o r   x   =   ( x 1 x 2 ,   ·  ·   · ,   x n ) T Q   i s   a   pe r m u t a t i o m a t r i x :       = [         0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 ]         . `   (4)     T h e o n e   o f   t h e   c y c l i c   s h i f t s   o f   x   c a n   b e   e xpr e s s e a s   = ( , 1 , ·   ·   · , 1 ) ,   w hi c r e p r e s e n t s   m o v i n g   x   o n e   po s i t i o t o   t h e   r i g ht .   B y   c o n s t a nt l y   l e f t   m u l t i pl y i n t h e   pe rm ut a t i o m a t ri x   , { | = 0 , · · · , 1 }   c a r e a l i z e   t h e   c y c l i c   s h i f t   o f   b a s e   ve c t o r   x   f o u   t i m e s .   T h e   c y c l i c   m a t ri x   X   i s   f o r m e d   by   c o m b i n i n g   a l l   x - s h i f t   c y c l e s   i a   s i n g l e   m a t ri x .     X =   [         ( 0 ) ( 1 ) ( 2 ) ( 1 ) ]         =   [         1 2 3 1 2 1 1 2 3 1 4 1 2 1 ]             (5)     F o r   a n y   v e c t o r   x ,   i t s   c y c l i c   m a t ri x   c a n   b e   di a go na l i z e b y   e x pr e s s i o (6) :     =     ( ̂ )   ,     (6)     w h e r e   ̂   i s   t h e   d i s c r e t e   F o uri e t ra n s f o r m a t i o n   o f   x ,   F   r e p r e s e nt s   t h e   d i s c r e t e   F o uri e r   t ra n s f o r m a t i o n   m a t r i x ,   a n F H   i s   t h e   c o n j uga t e   t ra n s po s e   of   F .   T h e   IK CF   t ra c ke r   us e s   r i dge   r e g r e s s i o n   t o   t ra i n   t h e   c l a s s i f i e r.   T h e   m a i i de a   i s   t o   f i n d   a   f un c t i o ( z )   =     t ha t   m i n i m i z e s   t h e   m e a s q ua r e   e rr o b e t w e e n   t h e   o ut pu t   o f   a l l   t r a i ni n g   s a m pl e s   a n d   t h e i e xpe c t e o ut put   a nd  t h e   l o s s   f un c t i o n ,   a s   (7) :     ( ( ) ) 2 +     | | | | 2 = 1 ,     (7)     w h e r e   λ   i s   a   r e gul a r i z a t i o n   pa ra m e t e a n d   λ   >   0 .   λ   i s   us e d   t o   p r e v e n t   t h e   m o de l   f r o m   o ve r f i t t i ng;   x i   i s   t h e   t r a i ni n g   s a m p l e   o f   ;     i s   t h e   e xpe c t e o ut put   o f   x i .   T h e   f o l l ow i n g   i s   a   c l o s e d - fo r m   s o l ut i o t o   (8 de r i v e by   ob t a i n i ng  t h e   t ra i ni n g   s a m pl e s :     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   E l e c   &   Co m E n g     IS S N :   2088 - 8708         G e ne   s e t   i m put at i on  m e t h od - bas e r u l e   f or   r e c ov e r i ng   m i s s i ng  da t a     ( A m e r   A l - R ah ay f e h )   4303   = ( +  ) 1 ,     (8)     w h e r e   X   i s   a   c i r c ul a m a t r i x   o f   a l l   t ra i ni n g   s a m pl e s ,   y   i s   t h e   e xpe c t e o ut pu t   v e c t o r ,   a nd  I   i s   t h e   i de nt i t y   m a t r i x .   D i r e c t l y   s o l v i n t h e   f i l t e f a c t o r   i n v o l v e s   a   l a rge   n u m b e r   o f   m a t ri x   o pe r a t i o n s   a n d   a   l e n gt h y   c o m put a t i o t i m e .   U s i n g   t h e   p r o pe rt i e s   o f   t h e   c i r c u l a m a t r i x ,   (6)   c a b e   s ub s t i t ut e i n t o   (8).   T h e n ,   w e   o b t a i t h e   (9) :     =     ( ̂   ) ( ̂ ) .     (9)     A c c o r di n g   t o   t h e   p r o pe r t i e s   o f   t h e   F o ur i e r   t r a n s f o r m   m a t ri x ,   F H F   =   I ,   t h e   s o l ut i o n   o f   t h e   f i l t e r   i n   t h e   f r e que n c y   do m a i c a n   b e   o b t a i n e by   s ub s t i t ut i n g   (9)   i nt o   (8 a s :     ̂ = ( ̂   ̂ ) ( ̂   ̂ ) + ,     (10)     w h e r e   de n o t e s   do t   p r o duc t ;   ̂ , ̂ , a n d   ̂ a r e   di s c r e t e   F o ur i e t ra n s f o r m s   o f   , , a n d   ,   r e s pe c t i v e l y ,   a n d   ̂     r e p r e s e n t   t h e   c o m pl e x   c o n j uga t e s   o f   ̂ .   T o   i m p r o v e   t h e   a b i l i t y   o f   t h e   IK CF   t r a c ke r   t o   s o l v e   n o n l i n e a r   p r o b l e m s ,   a   ke rn e l   f un c t i o n   i s   us e t o   t r a n s f o r m   r i dge   r e g r e s s i o p r o b l e m s   i l o w - di m e n s i o n a l   s pa c e   i nt o   h i g h - di m e n s i o na l   s pa c e   ϕ ( x ) ,   c l a s s i f y   t h e   s a m pl e s   i t h e   h i g h - di m e n s i o na l   s pa c e   a n d   s o l v e   t h e   l i n e a i n s e pa ra b i l i t y   pr o b l e m .   S u ppo s e   t h e   ke rn e l   f un c t i o i s     =   ( ) ( ) ,   t h e   f o r m u l a   f ( z )   =   f   t   z   c a b e   w r i t t e a s :     ( ) =     ( ) ( ) =   ( , ) ,     (11)     F o r   m o s t   ke rn e l   f un c t i o n s ,   s uc h   a s   t h e   G a us s i a ke rn e l ,   t h e   p o l y n o m i a l   ke rn e l ,   a n d   t h e   l i n e a ke rn e l ,   t h e   ke rn e l   m a t r i x   s t i l l   ha s   t h e   p r o pe rt y   o f   a   c y c l i c   m a t r i x.   T h e r e fo r e ,   α   c a b e   s o l ve by   (12) :     ̂ =   ̂ ̂  +   ,   (12)     w h e r e   ̂    i s   t h e   F o uri e t r a n s f o r m   o f   t h e   b a s i s   v e c t o r   o f   t h e   ke rn e l   m a t ri x   k = ( k xx ) .   F o r   t h e   G a us s i a ke rn e l   e x p ( 1 2 ( | | | | 2 + | | | | 2 ) )   c a b e   e xpr e s s e a s   (1 3)     = e x p ( 1 2 ( | | | | 2 + | | | | 2 2 1   ( ̂     ̂ ) ) )   (13)     T h e   e qua t i o (14 i s   us e t o   de t e rm i n e   t h e   r e s po n s e   m a p :       ( ) = 1 ( ̂      ̂ ) ,   (14)     w h e r e   ̂    i s   t h e   ke rn e l   c o rr e l a t i o F o uri e t r a n s f o r m   o f   s a m p l e s   x   a n d   z .   I t h e   c u rr e n t   f ra m e ,   t h e   i t e m   i s   l o c a t e a t   t h e   c o o r di na t e s   t ha t   p r o v i de   t h e   h i g h e s t   r e s po n s e   m a p   v a l ue .   U pda t i n g   t h e   f i l t e r   t e m pl a t e   i n c r e a s e s   t h e   t ra c ki n g   r e l i a b i l i t y .     { ̂   = ( 1 ) ̂ 1 +   ̂ ̂ = ( 1 ) ̂ 1 +   ̂ ,     (15)     w h e r e   ̂   a nd   ̂   a r e   t h e   f e a t u r e s   o b t a i n e d   f r o m   f ra m e   t,   a n d   η   i s   t he   l e a rn i ng  ra t e .     3. 2 .     D ata   p r o fi l i n an d   r u l e - b as e d   d ata   v al i d ati o n   A f t e r   d a t a   p r e - p r o c e s s i n g,   d a t a   a r e   a n a l y z e v i a   t h e   da t a   p rof i l i n g   p r o c e s s .   D a t a   p r o f i l i n g   i n v o l ve s   e xa m i ni n g ,   a na l y z i n g ,   a nd  c r e a t i n g   us e f ul   da t a   s u m m a r i e s .   T hi s   p r o c e s s   y i e l ds   a   hi g h - l e v e l   o ve r v i e w   t ha t   a i ds   i t h e   di s c o ve r y   of   da t a   qu a l i t y   i s s ue s ,   r i s ks ,   a nd   o v e r a l l   t r e n ds .   T h i s   a p p r o a c h   a l s o   di s c o ve r s ,   unde r s t a n ds ,   a n d   o r g a n i z e s   da t a .   S e v e r a l   p r o c e s s e s   a r e   de s c r i b e i t h e   f o l l o w i n s e c t i o n .     3. 2 . 1.   C o l u m n   p r o fi l i n g   Co l um n   p r o f i l i n e v a l u a t e s   i n d i v i dua l   da t a   c o l um n s   f o r   i n c o n s i s t e n c i e s ,   m i s s i n v a l ue s ,   a n d   o ut l i e r s .   I m p r o v e pri n c i pa l   c o m po n e n t   a na l y s i s   (E P CA h e l ps   de t e c t   c o rr e l a t i o a nd  a v o i o ve r f i t t i n g   t hr o ugh  t h e   e xpl o r a t i o o f   v a ri a n c e   pe c o l um n .   S uc p r o c e s s i n g   s t ruc t u r e s   w a t e r   q ua l i t y   pa ra m e t e r s   s uc a s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   Int   J   E l e c   &   Co m E n g ,   V o l .   15 ,   N o .   4 A ugus t   20 25 :   429 6 - 4317   4304   pH ,   s ul f a t e ,   a n d   c h l o ra m i n e   c o n t e n t   f o r   i n c r e a s e r e l i a b i l i t y   o f   t h e   da t a .   S u c c e s s f ul   p r o f i l i ng   i m p r o v e s   da t a   i n t e g r i t y ,   r e duc e s   r e du n da n c y ,   a n d   m a xi m i z e s   t h e   a c c ura c y   of   m i s s i n g   da t a   i m pu t a t i o n .     3. 2 . 2.   C r o s s   c o l u m n   p r o fi l i n g   H e r e ,   c r o s s - c o l um p r o f i l i n g   e n c o m pa s s e s   o b s e r v i n t h e   v a l ue s   a nd  c o unt i n g   t h e   n u m b e o f   t i m e s   e a c v a l ue   s h o w s   up  w i t hi e a c c o l um us i n g   t h e   E P CA   a ppr o a c h .   T h i s   m e t h o c a e f fe c t i ve l y   ob t a i t h e   f r e que n c y   di s t r i b ut i o n   a nd  p a t t e rn s   w i t hi n   a   c o l um n   o f   da t a .   H ow e v e r ,   t hi s   a pp r o a c h   i de n t i f i e s   pa t t e rn s   i da t a   b y   us i n t h e   c o rr e l a t i o n   f e a t u r e s .     3. 2 . 3.   D ata   r u l e   v al i d ati o n   D a t a   r u l e   v a l i da t i o n   i s   a   p r o a c t i v e   t e c hni que   o f   v e r i fy i n g   d a t a   i n s t a n c e s ,   w h e r e   d a t a   s e t s   c o n f o r m   w i t h   p r e de f i n e rul e s .   T hi s   p r o c e s s   i m pr o v e s   da t a   q ua l i t y   b a s e o n   t hr e e   c h e c ks ,   s uc h   a s   c o n s i s t e n c y   c h e c ks ,   uni que   c h e c ks ,   a nd  p r e s e n c e   c h e c ks   u s i n g   t h e   E P CA   a pp r o a c h .   Co n s i s t e n c y   c h e c v a l i da t i o n   i s   a e n t i t y   t ha t   c o n f i r m s   t h e   c o n s i s t e n c y   o f   n o de   i n s t a n c e s   a n d   t h e   a n a l y s i s   r e s ul t ;   i t   a l s o   c o n t a i n s   r e a d - o n l y   l o gi c .   T h e   uni que   c h e c i s   a   p r o c e s s   t ha t   e xa m i n e s   da t a   t o   i de nt i fy   r o w s   w i t du pl i c a t e   i n f o rm a t i o n.   T h e s e   dup l i c a t e s   m a y   a ppe a r   t o   b e   o r i gi na l   d a t a   ( e . g . ,   1 . 997 9),   b ut   t h e y   e xh i b i t   s l i g ht   v a ri a t i o n s   ( e . g . ,   1 . 9799 i n   t h e i v a l ue s   w i t h i t h e   t a b l e .   F u r t h e rm o r e ,   t h e   p r e s e n c e   c h e c i s   b a s e o n   t hr e e   r u l e s ,   s uc a s   M CA R ,   M A R ,   a nd  N M A R ;   i t   c h e c ks   t h e   p r e s e n c e   o f   v a l ue s   i n   t h e   r e qu i r e f i e l ds .     In  t h e   E P CA   f e a t u r e   s e l e c t i o n   t e c hn i que ,   t w o   s t e ps   a r e   us e t o   s e l e c t   v a l ue s   fo r   t h e   f e a t u r e   s e l e c t i o n   i n v e s t i ga t i o n   a n d   c a t e go ri z a t i o n .   T h e s e   a c t i o n s   r e l y   o n   r e m o v i n s upe r f l uo us   e l e m e nt s ,   t h e   e l i m i n a t i o n   o f e a t ur e s   a n d   r e pl a c e m e n t   o f   e a c h   qu a l i t y   w i t h   t h e   c o ndi t i o n a l   m e a n   o m a r gi na l   m e a n.   T h e   P CA ’s   f un da m e nt a l s   a r e   s t udi e d   a n d   di s c us s e i n   t h e   f o l l ow i n s e c t i o n .   T h e   r a ndo m   f e a t u r e   v e c t o r      i s   a s s um e t o   ha v e   di s t r i b ut i o n   P .   T h e   v e c t o r   X   ha s   t h e   c o o r di n a t e s   X [ i ],   i   =   1. 2   .   p .   T h e   s y m bo l   fo r   X ’s   c ov a r i a n c e   m a t r i i s .   E P CA   ha s   <   O   ( m i ( p 3 n 3 ))  t i m e   c o m pl e xi t y .   M e m o r y   us a ge   i s   <   O   ( n d) ,   w h e r e   n   i s   t h e   t o t a l   a m o u n t   o f   da t a   po i n t s ,   a n d   d   i s   t h e   n u m b e r   o f   di m e ns i o n s .       A l go r i t h m   1 .   E nha n c e P CA   a l go r i t hm   In p u t :   =   { 1 , 2     . . . . }   t h e   d i m e n s i o n         ( )   S t e p   1 :   O ri g i n a l   d a t a   a r e   u s e d   t o   t ra n s f o r m   d   m a t r i x   X   i n t o   ×  m   m a t ri x   Y :   S t e p   2 :   T h e   d   ×   d   c o v a ri a n c e   m a t ri x   i s   c o m p u t e d   a s   fo l l o w s :     C   1 1   X X   C i , j   =   1 1   Σ = 1   , . ,             S t e p   3 :   T h e   c o v a ri a n c e   m a t ri x s   e i g e n v e c t o r   i s   d e t e r m i n e d   u s i n g   a n   e s t i m a t e .   S t e p   4 :   T h e   e i g e n v a l u e s   ( λ )   a n d   e i g e n v e c t o r s   ( V )   a re   c a l c u l a t e d   a s   fo l l o w s :   ̃   =       S t e p   5 :   Ca l c u l a t e   d i s s i m i l a m a t ri x   F o r   a   g i v e n   ra n d o m   fe a t u r e   v e c t o r   X ,   s a t i s f y i n g   t h e   a s s u m p t i o n   H 1 :   i.   If  E   ( | | ̃   || 2 <     w h e r e   | | ̃ || 2   i s   ( ̃     ( X .   ̃ ))  t h e n     ii.   A f t e r   t h e   c o v a ri a n c e   m a t r i x   o ̃   i s   p o s i t i v e   d e f i n i t e .   iii.   A l l   c o v a ri a n c e   m a t ri c e s   h a v e   d i ffe r e n t   e i g e n v a l u e s .   / / T h e   f i r s t   p r i n c i p a l   c o m p o n e n t   i s   d e f i n e d   a s :     1   ( ) = 1 m a x   ( 1 ) =   1 Σ | | | | = 1     / / n e x t   p r i n c i p a l   c o m p o n e n t s   a r e   d e f i n e d   a s :             ( ) =     = | | | | = 1 , [ 1   . . 1 ]         ( 1   )     w h e re   1 ,   ….   1   i s   t h e   s u b s p a c e   g e n e ra t e d   b y   t h e   v e c t o r s   1 ,   ….   1 .   S t e p   6 :   L o c a l - b a s e d   s i m i l a ri t y   c a l c u l a t i o n         / / i n t r a - c l a s s   s i m i l a r i t y   i d e n t i f i c a t i o n   T h e   l o c a l   o b j e c t i v e   f u n c t i o n   H l   ( I a s     H ( I,   P ,   P YI )   = h l ( I )   =   || 1 ( p )   −  1 ( P YI ) || 2     L o c a l   fe a t u r e   m i n i m u m   d i s t a n c e   c a l c u l a t i o n     1 , 0 =     ( )     S t e p   7 :   G l o b a l   fe a t u re   m i n i m u m   d i s t a n c e   c a l c u l a t i o n   T h e   g l o b a l   fe a t u re   o b j e c t i v e   f u n c t i o n   i s     h ( l =   Σ = 1   ( I )     w i t h   0 , Σ = 1   = 1 , 2         ,     ̃ =   ( )         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   E l e c   &   Co m E n g     IS S N :   2088 - 8708         G e ne   s e t   i m put at i on  m e t h od - bas e r u l e   f or   r e c ov e r i ng   m i s s i ng  da t a     ( A m e r   A l - R ah ay f e h )   4305   S t e p   8 :   Cl a s s i fy   t h e   d e c o m p o s e d   m a t r i x   w i t h   n   i n p u t   u n i t s   o f   v a l u e s ,           , = 1 , 2     S t e p   9 :   Ca l c u l a t e   w e i g h t   o f   t h e   fe a t u r e   v e c t o r     = ( Σ = 1       )        / / o u t p u t   o f   h i d d e n   l a y e r   Δ   =     .   .     O u t p u t :   W e i g h t s - b a s e d   f e a t u r e s   a r e   s e l e c t e d     3. 3 .     G e n e - b as e d   i m p u tati o n   o d ata   A f t e r   a na l y s i s   a n d   de t e c t i o o f   m i s s i ng  v a l ue s ,   t h e   i m pu t a t i o o f   da t a   i s   pe r f o r m e d.   H e r e ,   t h e   da t a s e t   i s   c l a s s i f i e i nt o   t w o   s uc c o m pl e t e   d a t a   ( i . e . ,   c o m pl e t e v a l ue s )   a nd   m i s s i n g   d a t a   ( i . e . ,   m i s s e v a l ue s ,   i n c o rr e c t   v a l ue s   S   dup l i c a t e   v a l ue s )   us i n g   t h e   L IG H T   D N   a pp r o a c h.   T hi s   m o de l   ha s   t h e   a dv a nt a ge   o f   f a s t   t r a i ni n g   s pe e a n d   i s   s ui t a b l e   f o r   ha n d l i n g   l a r ge - s c a l e   da t a s e t s .   T h e   L IG H T   D N   m o de l   c a a c h i e v e   hi g h   c l a s s i f i c a t i o n   a c c ura c y .   F urt h e r m o r e ,   t h e   m i s s i n g   da t a   a r e   i m pu t e us i n g   i m put a t i o n   m e t h o d s   a n i n   t hi s   i m pu t a t i o m e t h o d,   da t a s e t s   ha v i n g   m i s s i n g   v a l ue s   a r e   c l a s s i f i e i n t o   c o m pl e t e   ge n e s   a n d   i n c o m pl e t e   ge n e s   us i n t h e   L IG H T   D N   m o de l .   H e r e ,   t h e   c o m pl e t e   ge n e   c o ns i s t s   o f   i n c o rr e c t   d a t a ,   dup l i c a t e   da t a ,   a n ha l m i s s i n g   d a t a   a n d   t h e   i n c o m pl e t e   g e n e   c o n s i s t s   o f   f ul l y   m i s s i ng  da t a .   F i gu r e   s h o w s   t h e   o v e r a l l   f l o w   di a g r a m .           D ata p r e - p r oc e s s i n g D ata p r ofi l i n g I mp u tati on  of d ata D a t a  C l e a ni ng  D a t a  t r a ns f or m a t i on D a t a  r e duc t i on M M W F I K C F M M W F D a t a  s m oot hi ng  D a t a   nor m i a l i z a t i on Z S N Ph ha r d s ol i d c hl r s ul f t or g 4 . 257 4 . 259 4 . 229 4 . 258 2538 115 118 186 1 6 0236 2058 2056 2045 11 . 6 6 . 38 11 . 6 9 . 58   659 369 65 698 958 6 . 25 10 . 3 5 . 36   Ph ha r d s ol i d C H L R s ul f t or g 4 . 257 4 . 259 4 . 229 4 . 258 2538 115 118 186 1 6 0236 2058 2056 2045 22 . 6 6 . 38 11 . 6 9 . 58   659 369 65 698 958 6 . 25 10 . 3 5 . 36   C l e a n e d   d a t a Ph ha r d s ol i d c h l r s ul f t or g 4 . 257 4 . 259 4 . 229 4 . 258 2538 115 118 186 1 6 0236 2058 2056 2045 11 . 6 6 . 38 11 . 6 9 . 58   659 369 65 698 958 6 . 25 10 . 3 5 . 36   N oi s e  d a t a O r ga ni z i ng   da t a U nw a nt e da t a C ol um  pr of i l i ng  C r os s  c ol um pr of i l i ng D a t a  r ul e  va l i da t i on E P C A E P C A P r e s e nc e  c he c k U ni que ne s s   c he c k C ons i s t e nc c he c k EP C A Ph ha r d s ol i d C hl r s ul f t or g 4 . 257 4 . 259 4 . 229 4 . 258 2538 115 118 186 1 6 0236 2058 2056 2045 11 . 6 6 . 38 11 . 6 9 . 58   659 369 65 698 958 6 . 25 10 . 3 5 . 36   Ph ha r d s ol i d c hl r s ul f t o r g 4 . 257 4 . 259 4 . 229 4 . 258 2538 115 118 186 1 6 0236 2058 2056 2045 11 . 6 6 . 38 11 . 6 9 . 58   659 369 65 698 958 6 . 25 10 . 3 5 . 36   Ph ha r d s ol i d c hl r s ul f t or g 4 . 257 4 . 259 4 . 229 4 . 258 2538 115 118 186 1 6 0236 2058 2056 2045 11 . 6 6 . 38 11 . 6 9 . 58   659 369 65 698 958 6 . 25 10 . 3 5 . 36   C h e c k   a n a l y s i s C h e c k   d u p li c a te   d a ta   a n d   u n iq u e   d a t a   v a l u e s M C A R M A R N M A R K a gg l e  w a t e r   qu a l i t y d a t a s e t C om pl e t e  d a t a M i s s i ng da t a LI G H D N I m put e d da t a I m put a t i on  m e t hod s C om pl e t e da t a s e t G e ne  s e t C om pl e t e  g e ne  I ncom pl e t e  g e ne S pe c t r a l   c l us t e r i ng A W K N N C n e i g h b o u r   i d e n t i f i c a t i o n g e n e   t y p e   a n d   m i s s i n g   v a l u e s   t y p e s W e i ght e i m pu t a t i on C N N S i m i l a r i t y   c a l c u l a t i o n s i m i l a r i t y   g r a p h   c o n s t r u c t i o n   a n d   g r a p h   l a p l a c i a n   s u m m a r i z a t i o n I m put e d d a t a Ph ha r d s ol i d c hl r s ul f t or g 4 . 257 4 . 259 2538 115 118 186 1 6 0236 2058 2056 2045 22 . 6 6 . 38 11 . 6 9 . 58   659 369 65 698 958 6 . 25 10 . 3 5 . 36   G e ne   1 G e ne   2 4 . 229 4 . 258 S p e c tr a c lu s te r in g M i s s i n g   d a t a     F i gu r e   1 .   O v e r a l l   f l ow   di a g ra m   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.