能发顶刊!可解释机器学习地质灾害分析(附代码)

文摘   2024-11-14 17:01   北京  

地学万事屋编者推荐:课程是免费的,感兴趣的小伙伴可以自行学习,提交作业~

本 Workshop 源自和鲸社区 地球科学 × 数据科学应用能力培养计划 ⚡!

该计划旨在帮助国内高校与科研机构教师、研究人员、学生、数据工程师与业务人员切实提高领域内数据科学水平,以便更好地应对科研与业务中的数据挑战。活动全程免费,并由和鲸旗下数据科学在线协同平台 ModelWhale 保驾护航。

点击查看2024 和鲸社区地球科学 GeoAI Workshop 系列活动表。

p.s. 我们正在征集 Workshop 选题、招募导师,感兴趣的朋友请划至文末查看信息。



滑坡是一种在全球范围内频繁发生的地质灾害,对生态环境以及人类生命财产安全构成严重威胁。准确且高效的滑坡评价已成为滑坡地质灾害防治的重要基础。因此,构建可靠的滑坡评估方法至关重要。然而,以往的滑坡评价方法通常依赖于现场调查和经验模型,存在耗费时间长、精度有限等问题。近年来,机器学习技术在图像识别和分类领域取得了显著成就,为滑坡评价提供了全新的思路与方法。利用机器学习模型进行滑坡敏感性评价,能够处理大量复杂数据,建立高效的预测模型。


点这里免费报名


 · 学习背景 ·  

本课程将使用两个典型机器学习模型,学习如何实现在具体场景下完成滑坡敏感性评价任务。我们以岚皋县为例,收集与滑坡密切相关的地形、地质、水文等致灾因子数据,利用逻辑回归、支持向量机机分析岚皋县滑坡敏感区域。


 · 核心挑战 · 

· 探究哪些环境因子对滑坡影响显著,如何选择自己研究区数据?
· 如何选择并使用机器学习模型评估研究区内滑坡敏感性?
· 如何评价模型预测结果?
· 基于构建的模型,如何预测区域滑坡敏感性?


 · 学习目标 · 

1. 滑坡致灾因子获取:介绍常见致灾因子获取地址,如何根据源数据,得到所需目标数据。

2. 数据预处理及特征构造:使用 CV,Numpy 等数据分析库,读取并处理致灾因子,构建区域滑坡数据集。

3. 构建机器学习模型:使用逻辑回归(LR)以及支持向量机模型,构造敏感性评价模型,预测区域滑坡敏感性。

4. 模型精度评估:利用 Recall,Precision,F1 等精度评价指标,评价模型精度。


 · 特邀导师 · 

BH Gao 中国地质大学博士生,研究方向为基于人工智能方法地质灾害评估,发表 SCI 科研论文 9 篇,其中以 1 作/通讯作者身份发表 4 篇,1 篇获得 2023 年 IEEE JSTAR 优秀论文奖。

 · 学习大纲 · 

    1. 背景介绍

    2. 案例介绍: 

    2010 年 7 月、2019 年 10 月、2021 年 7 月以及 2023 年 6 月陕西岚皋县曾发生过多次滑坡事件,对当地人民生命财产安全造成严重威胁。本案例收集岚皋县地形、地质、水文等与滑坡密切相关的数据进行利用机器学习模型算法实现区域滑坡敏感性评价,分析岚皋县滑坡敏感区域。


    <fig.1 教案截图>


    3. 滑坡数据及致灾影响因子数据获取

    4. 数据处理及数据集构造:

        4.1 利用 Python 列表切片构建数据集
        4.1.1 读取滑坡致灾因子数据以及滑坡标签数据
        4.1.2 栅格数据处理,按照通道维度叠加,形成通道数为n的数据矩阵
        4.1.3 利用列表切片裁剪上述构造的矩阵,获得数据集
        4.2 数据归一化处理

    5. 机器学习模型构建:

        5.1 划分模型训练所需数据集
        5.2 基于逻辑回归模型的滑坡敏感性评价
        5.2.1 模型精度评价
        5.2.2 区域滑坡敏感性预测
        5.3 基于支持向量机模型(SVM)的滑坡敏感性评价
        5.3.1 模型精度评价
        5.3.2 区域滑坡敏感性预测

    6. 预测结果评估
    7. 总结
    8. 作业
    基础题:利用案例中的场景,使用随机森林,完成滑坡敏感性评价。需提交模型精度评价指标以及区域滑坡敏感性评价图。
    进阶题:自选研究区,利用 XGBoost 模型,实现区域滑坡敏感性评价。需提交模型精度评价指标以及区域滑坡敏感性评价图。

<fig.2 教案截图>


 · 活动流程/日程安排 · 
·  即日起免费报名:点击免费报名学习
·  11 月 3 日 起:查看教案,在线运行调试、复现学习
  • ·  11 月 28 日 12:00 前:完成作业,提交
  • ·  11 月 30 日 13:00(暂定):准时参加主题讲解交流会(会议信息待更新)

 · 报名 · 
活动页面
https://www.heywhale.com/u/33105d
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目前我们在筹备新的地球科学 AI Workshop,希望倾听和接收更多来自大家的想法和建议,我们欢迎你:

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