Spatial landslide susceptibility assessment using machine learning techniques assisted by additional data created with generative adversarial networks     

Husam A.H.Al-Najjar  Biswajeet Pradhan 《地学前缘(英文版)》2021,12(2):625-637

In recent years,landslide susceptibility mapping has substantially improved with advances in machine learning.However,there are still challenges remain in landslide mapping due to the availability of limited inventory data.In this paper,a novel method that improves the performance of machine learning techniques is presented.The proposed method creates synthetic inventory data using Generative Adversarial Networks(GANs)for improving the prediction of landslides.In this research,landslide inventory data of 156 landslide locations were identified in Cameron Highlands,Malaysia,taken from previous projects the authors worked on.Elevation,slope,aspect,plan curvature,profile curvature,total curvature,lithology,land use and land cover(LULC),distance to the road,distance to the river,stream power index(SPI),sediment transport index(STI),terrain roughness index(TRI),topographic wetness index(TWI)and vegetation density are geo-environmental factors considered in this study based on suggestions from previous works on Cameron Highlands.To show the capability of GANs in improving landslide prediction models,this study tests the proposed GAN model with benchmark models namely Artificial Neural Network(ANN),Support Vector Machine(SVM),Decision Trees(DT),Random Forest(RF)and Bagging ensemble models with ANN and SVM models.These models were validated using the area under the receiver operating characteristic curve(AUROC).The DT,RF,SVM,ANN and Bagging ensemble could achieve the AUROC values of(0.90,0.94,0.86,0.69 and 0.82)for the training;and the AUROC of(0.76,0.81,0.85,0.72 and 0.75)for the test,subsequently.When using additional samples,the same models achieved the AUROC values of(0.92,0.94,0.88,0.75 and 0.84)for the training and(0.78,0.82,0.82,0.78 and 0.80)for the test,respectively.Using the additional samples improved the test accuracy of all the models except SVM.As a result,in data-scarce environments,this research showed that utilizing GANs to generate supplementary samples is promising because it can improve the predictive capability of common landslide prediction models.  相似文献   

迭代法建立的低频模型在储层反演中的应用     

王伟  李炳颖  黄鑫  陈易周 《中国地质调查》2021,8(1):125-133

储层预测的精度直接制约着油气开发的经济性与有效性,而低频信息的补偿是改善储层反演效果的有利途径之一。常规的测井曲线内插低通滤波建模方法难以精细表征复杂地质背景下的低频模型。为降低研究区特殊地质体对储层反演带来的影响,采用迭代法建立低频模型,建模中分步考虑压实作用、特殊岩性等因素影响,并通过反演效果不断迭代更新低频模型,最终准确建立反映不同岩性(包含火山岩)的反演低频模型。研究表明: 该方法能够保证储层反演结果的可靠性,为储层精细描述提供了资料; 同时基于反演结果,对东海西湖凹陷W气田主力层(P1)有利储层进行重新刻画,优化了开发井水平段的位置,该井实施结果证实钻遇了优质储层。用迭代法建立的低频模型为复杂地质背景地区储层预测提供了一种更有效的建模方法。  相似文献   

面向自然资源信息提取的多源异构数据融合技术——以汉江流域NDVI数据为例     

汤宇磊  吴杨杨  蒋兴征  冯亮  高阳 《中国地质调查》2021,8(2):74-82

高时空分辨率的自然资源指标数据对大尺度自然资源动态观测与趋势评估至关重要。大数据时代下的海量多源数据为数据高效融合利用提供了可能。以重构汉江流域归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)数据为例,搭建了PostgreSQL自然资源时空大数据处理底层架构,集成了数据级融合法、特征级融合法和决策级融合法,基于机器学习算法构建了一套面向自然资源信息提取的多源异构数据智能融合技术,实现了多源数据的高效利用与特征空间优选。同时,重构了2000—2019年汉江流域NDVI 1 km逐年数据集,全面反映了汉江流域植被动态变化。研究结果可为地球科学时空大数据的高效提取与模拟分析提供科学参考,为定量核算林草资源禀赋规模、探究生态系统时空演变规律提供一种更精准、更便捷的技术手段。  相似文献   

基于相干特征的岩石薄片序列图像边缘提取及颗粒分割     

周恒  张春雷  张欣  陈庆轩  张艳  仲诚诚 《吉林大学学报(地球科学版)》2021,51(6):1897-1907

针对岩石颗粒边缘模糊、结构复杂的特点,为了更有效地识别颗粒边缘,在基于特征值的C3相干算法的基础上,融合多尺度和多角度的特征表达,提出了一种改进的C3相干算法。该算法综合考虑岩石薄片图像角度域光学特征、空间尺度信息和各向异性信息,能更有效地表征颗粒边缘特征,表现出对复杂矿物结构的适应能力。在采集的岩石薄片正交偏光图像上验证提出的算法,实验结果表明,与原生C3相干算法相比,改进后的C3相干算法在全局图像上的方差和灰度差分乘积分别提升了68.41%和22.91%,信息熵下降了21.61%。  相似文献   

高时空分辨率三维风场在强对流天气临近预报中的融合应用研究   总被引：1，自引：0，他引：1       下载免费PDF全文

杨璐  陈敏  陈明轩  高峰  秦睿  宋林烨  程丛兰 《气象学报》2019,77(2):243-255

以业务应用为目标,开展高时、空分辨率三维风场在强对流天气临近预报中的融合应用研究。运用北京快速更新多尺度分析和预报系统集成子系统（RMAPS-IN,Rapid-refresh Multi-scale Analysis and Prediction System-Integration）,对雷达四维变分分析系统（VDRAS）30 min临近预报的高时、空分辨率三维风场作为数据源与自动气象站风场观测进行快速融合处理。结果表明,以VDRAS临近预报风场取代数值模式预报场作为融合初猜场后形成的分析结果对于风场有明显的改善:（1）长时间序列客观检验结果表明,地面10 m高风场U/V分量绝对误差分别为0.05和0.06 m/s。实时融合对未来预报的影响随着预报时效的延长,U/V分量的绝对误差不断增大。（2）对于11个强对流个例,地面10 m高风场风速均方根误差降低0.3 m/s,风向均方根误差降低13°;边界层三维风场,风速均方根误差降低0.8 m/s,风向均方根误差降低10°。平原站点融合以后风速、风向预报效果有较大改善,山区站点融合以后改善相对较小。（3）通过对2017年7月20日暴雨和7月7日雷暴大风个例的详细分析,发现融合基于雷达资料四维变分同化获得的高分辨率临近预报风场对各对流系统中的中尺度结构特征给出了更加细致准确的描述。   相似文献   

一种基于微服务架构的突发事件预警辅助决策系统的设计与实现     

陈石定  刘翔  汪应琼 《南京气象学院学报》2019,11(5):609-620

单体式架构应用在突发事件预警辅助决策系统开发中不能满足现实需求,本文引入了微服务架构设计开发该辅助决策系统.通过分析微服务架构在复杂系统中相对于传统单体式架构的应用优势,设计出一种基于微服务架构的突发事件预警信息发布辅助决策系统,该系统选用Spring Cloud微服务框架,并对其进行适当的扩展,创建了基于该系统设计的注册中心与网关.系统采用二三维一体化地理信息系统作为展示平台,通过接入各行业静态、危险源动态监测数据,根据设定的模型进行数据融合、处理,辅助进行预警信息生成、发布及应急处置阶段的指挥决策.所设计方案在湖北省突发事件预警发布辅助决策系统中得以实际应用,验证了该类系统使用微服务架构的合理性和有效性.  相似文献   

砂样图像岩屑自动分割提取方法          下载免费PDF全文

夏文鹤  唐印东  李皋  韩玉娇  林永学  吴雄军  石祥超 《岩石矿物学杂志》2023,42(6):894-906

通过将砂样图像进行单颗粒分割,识别砂样成分,可显著提高砂样岩性分析的准确性和效率。现有的砂样图像分割方法主要以传统分水岭算法和卷积神经网络为主,但由于对单颗粒岩屑轮廓细节提取不足,误分割率高。本文提出一种以图像融合算法为桥梁,将卷积神经网络和分水岭算法相结合的单颗粒图像分割提取方法。首先利用改进的Mask R-CNN网络快速分割砂样原图,获得其初分割图像;然后,将初分割图像与砂样原图进行融合,再使用改进的分水岭算法对融合结果进行分割;最后,利用砂样原图坐标点匹配方法,将分水岭分割得到的结果图像进行修正,完成单颗粒岩屑图像提取。实验结果表明,本文的单颗粒自动分割提取方法准确率高达96.77%,且模型更轻量和精准,为岩屑图像分割提供了一种可行且有效的方法,可满足有效测算油藏层构造变化、查找潜在沉积物源及储层动态变化的需求。  相似文献   

Fusion of TerraSAR-x and Landsat ETM+ data for protected area mapping in Uganda     

《International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation》2015

TerraSAR-X satellite acquires very high spatial resolution data with potential for detailed land cover mapping. A known problem with synthetic aperture radar (SAR) data is the lack of spectral information. Fusion of SAR and multispectral data provides opportunities for better image interpretation and information extraction. The aim of this study was to investigate the fusion between TerraSAR-X and Landsat ETM+ for protected area mapping using high pass filtering (HPF), principal component analysis with band substitution (PCA) and principal component with wavelet transform (WPCA). A total of thirteen land cover classes were identified for classification using a non-parametric C 4.5 decision tree classifier. Overall classification accuracies of 74.99%, 83.12% and 85.38% and kappa indices of 0.7220, 0.8100 and 0.8369 were obtained for HPF, PCA and WPCA fusion approaches respectively. These results indicate a high potential for a combined use of TerraSAR-X and Landsat ETM+ data for protected area mapping in Uganda.  相似文献   

一种提取遥感影像中道路信息的方法   总被引：2，自引：0，他引：2  

李华胜  黄平平  苏莹 《国土资源遥感》2015,(2):56-62

由于合理有效地选择分割阈值较难,因此基于阈值分割的道路信息提取方法对于遥感影像中含有多种类型道路、或非道路地物干扰比较明显的情况适用性不理想。为此,提出了一种将Mean Shift和阈值分割相结合的方法来提取道路信息。首先,采用Mean Shift方法对遥感影像进行平滑处理,在较好地保持道路边缘信息的同时使道路内部的纹理分布更加均匀;其次,对平滑处理后的影像进行Mean Shift分割处理,将具有相同或相似灰度值的道路用一种灰度值显示;然后,选择灰度直方图中像素数量值高的线所对应的灰度值作为分割区间边界点进行多阈值分割,得到初始道路信息;最后,对初始道路信息进行后处理,得到最终的道路信息。实验证明,该方法可以完成对遥感影像中道路信息的提取,拓宽了阈值分割方法提取道路信息的使用范围。  相似文献   

基于PCI的ALOS融合正射影像图制作——以果化石漠化监测区为例     

沈利娜  蒋忠诚  马祖陆  杨奇勇 《国土资源遥感》2015,(3)

为满足特殊岩溶地貌对遥感影像正射纠正的要求,以广西果化石漠化监测区为研究区,利用PCI中的OrthoEngine模块,依据1∶1万数字化等高线制作DEM;以ALOS全色影像为数据源,通过RPC有理函数模型进行正射纠正,采用PANSHARP融合算法,高保真地将全色影像与多光谱影像进行融合,制作成空间分辨率为2.5 m的融合正射影像图。结果表明,此方法为岩溶区的科学研究提供了精度高和信息丰富的现时数据源,为岩溶石漠化监测提供了科学的信息更新手段。  相似文献