Evaluación de Susceptibilidad a Deslizamientos de Tierra Interpretable Basada en Optimización de Modelos
Autores: Qiu, Haijun; Xu, Yao; Tang, Bingzhe; Su, Lingling; Li, Yijun; Yang, Dongdong; Ullah, Mohib
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Evaluación de Susceptibilidad a Deslizamientos de Tierra Interpretable Basada en Optimización de Modelos
Categoría
Ciencias Medioambientales
Subcategoría
Ciencias medioambientales generales
Palabras clave
Aprendizaje automático
Mapeo de susceptibilidad a deslizamientos de tierra
Modelo de interpretabilidad
Bosque aleatorio
Máquina de soporte vectorial
Selección de hiperparámetros
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
El aprendizaje automático (ML) se utiliza cada vez más en la elaboración de mapas de susceptibilidad a deslizamientos de tierra (LSM), aunque persisten desafíos en la interpretación de las predicciones de los modelos de ML. Para revelar la relación de respuesta entre la susceptibilidad a deslizamientos de tierra y los factores de evaluación, se construyó un modelo de interpretabilidad para analizar cómo se realizan los resultados del modelo de ML. Este estudio se centra en el condado de Zhenba en la provincia de Shaanxi, China, empleando tanto Random Forest (RF) como Support Vector Machine (SVM) para desarrollar modelos de LSM optimizados a través de Random Search (RS). Para mejorar la interpretabilidad, el estudio incorpora técnicas como Partial Dependence Plot (PDP), Local Interpretable Model-Agnostic Explanations (LIMEs) y Shapley Additive Explanations (SHAP). El modelo RF optimizado por RS demostró un rendimiento superior, logrando un Área Bajo la Curva (AUC) de 0.965. El modelo de interpretabilidad identificó el NDVI y la distancia desde la carretera como factores importantes que influyen en la ocurrencia de deslizamientos de tierra. El NDVI juega un papel positivo en la ocurrencia de deslizamientos de tierra en esta región, y las áreas propensas a deslizamientos se encuentran a menos de 500 m de la carretera. Estos análisis indican la importancia de una mejor selección de hiperparámetros para mejorar la precisión y el rendimiento del modelo. El modelo de interpretabilidad proporciona valiosos conocimientos sobre LSM, facilitando una comprensión más profunda de los mecanismos de formación de deslizamientos de tierra y guiando la formulación de estrategias efectivas de prevención y control.
Descripción
El aprendizaje automático (ML) se utiliza cada vez más en la elaboración de mapas de susceptibilidad a deslizamientos de tierra (LSM), aunque persisten desafíos en la interpretación de las predicciones de los modelos de ML. Para revelar la relación de respuesta entre la susceptibilidad a deslizamientos de tierra y los factores de evaluación, se construyó un modelo de interpretabilidad para analizar cómo se realizan los resultados del modelo de ML. Este estudio se centra en el condado de Zhenba en la provincia de Shaanxi, China, empleando tanto Random Forest (RF) como Support Vector Machine (SVM) para desarrollar modelos de LSM optimizados a través de Random Search (RS). Para mejorar la interpretabilidad, el estudio incorpora técnicas como Partial Dependence Plot (PDP), Local Interpretable Model-Agnostic Explanations (LIMEs) y Shapley Additive Explanations (SHAP). El modelo RF optimizado por RS demostró un rendimiento superior, logrando un Área Bajo la Curva (AUC) de 0.965. El modelo de interpretabilidad identificó el NDVI y la distancia desde la carretera como factores importantes que influyen en la ocurrencia de deslizamientos de tierra. El NDVI juega un papel positivo en la ocurrencia de deslizamientos de tierra en esta región, y las áreas propensas a deslizamientos se encuentran a menos de 500 m de la carretera. Estos análisis indican la importancia de una mejor selección de hiperparámetros para mejorar la precisión y el rendimiento del modelo. El modelo de interpretabilidad proporciona valiosos conocimientos sobre LSM, facilitando una comprensión más profunda de los mecanismos de formación de deslizamientos de tierra y guiando la formulación de estrategias efectivas de prevención y control.