شماره ركورد
25912
شماره راهنما
GEOG3 336
عنوان
ارزيابي حساسيت سيل با مدل يادگيري ماشين در استان ايلام
مقطع تحصيلي
دكتري
رشته تحصيلي
ژئومورفولوژي
دانشكده
علوم جغرافيايي و برنامه ريزي
تاريخ دفاع
1404/05/29
صفحه شمار
178 ص .
استاد راهنما
مژگان انتظاري نجف آبادي , رضا ذاكري نژاد
استاد مشاور
دكترحاجي كريمي
كليدواژه فارسي
حساسيت سيلاب , جنگل تصادفي , استان ايلام , مكسنت , سيل
چكيده فارسي
افزايش وقوع سيلاب در سالهاي اخير در استان ايلام، ضرورت شناسايي عوامل مؤثر و تهيه نقشه حساسيت سيل را بيش از پيش نمايان ساخته است هدف اين پژوهش، ارزيابي حساسيت سيل در استان ايلام با استفاده از الگوريتمهاي يادگيري ماشين و دادههاي سنجش از دور است. در اين مطالعه از هفت الگوريتم، مكسنت (Maxent)، جنگلهاي تصادفي (RF) ، جنگل تصادفي چندك(QRF)، شبكه عصبي مصنوعي(ANN)، تقويت گردايان شديد(XGBoost)، شبكه نزديكترين همسايه (KNN)و كوبيست (Cubist) و شانزده متغير محيطي شامل (ارتفاع، بارندگي، شيب، جهت شيب، بافت خاك، تراكم شبكه زهكشي، كاربري زمين/پوشش زمين، انحنا، شاخص توان جريان، شاخص رطوبت توپوگرافي، شاخص پوشش گياهي، فاصله از رودخانه دائمي، شاخص رطوبت متفاوت نرماليزه شده، شاخص ناهمواريهاي توپوگرافي، جهت شيب، زمين شناسي) بهرهگيري شد. براي مدلسازي، 1042 نقطه از مناطق سيلخيز و بدون سيل انتخاب و دادهها به دو مجموعه آموزش و آزمون تقسيم گرديد. نتايج مطالعه مدل مكسنت نشان داد كه كاربري اراضي(61%)، ارتفاع(8/12) و شيب (4/10) بيشترين نقش در وقوع سيل دارند. ارزيابي مدل مكسنت با 969/0 AUC= نشان دهندهي عملكرد بسيار مناسب و پيشبينيهاي دقيق مدل است. همچنين نتايج 6 مدلهاي يادگيري ماشين نشان داد كاربري اراضي مهمترين عامل معرفي شد. نرخ خطاي الگوريتمهاي پيشنهادي، به وضوح نشان داد كه مدل QRFو RF به ترتيب داراي كمترين مقدار MAE كه برابر با 0.0398 ، 0.0889و كمترين مقدار RMSE برابر با 0.1552 و 0.1872، بيشترين مقدارR2 كه برابر 0.8459 و 00.8423 در مقايسه با سايرمدلها عملكرد بهتري دارد. با توجه به خروجي نقشه حساسيت سيل در استان بر اساس مدل RF و QRF كه عملكرد بهتري داشتند نقشه حساسيت سيل استان نشان داد كه مساحت بيشتري از بخش جنوب غرب استان با خطر سيل مواجه است. بررسي دو حوضه كنگير و ميمه با مدل QRF نشان داد ارتفاع مهمترين عامل در هردو حوضه است. به دليل نيروي گرانش، آب به سرعت از مناطق مرتفع به مناطق پست حركت ميكند و در دشتهاي مسطح باعث وقوع سيل ميشود. براساس نتايج نقشههاي حساسيت سيل توليد شده ميتواند ابزار مناسبي براي مديريت منابع آب، برنامه ريزي شهري و كاهش خسارتهاي ناشي از سيلاب دراستان باشد.
كليدواژه لاتين
Flood sensitivity , random forest , Ilam province , Maxent , flood
عنوان لاتين
evaluation of Flood Sensitivity by Machine Learning Model in Ilam Province
گروه آموزشي
جغرافياي طبيعي
چكيده لاتين
The increase in the occurrence of floods in recent years in Ilam Province has made it more important than ever to identify the effective factors and prepare a flood sensitivity map. The aim of this study is to assess flood sensitivity in Ilam Province using machine learning algorithms and remote sensing data. In this study, seven algorithms, Maxent, Random Forests (RF), Quantile Random Forests (QRF), Artificial Neural Networks (ANN), Extreme Clustering Boosting (XGBoost), Nearest Neighbor Networks (KNN), and Cubist, and sixteen environmental variables including (elevation, rainfall, slope, slope direction, soil texture, drainage network density, land use/land cover, curvature, flow power index, topographic moisture index, vegetation index, distance from permanent river, normalized differential moisture index, topographic roughness index, slope direction, geology) were used. For modeling, 1042 points were selected from flood-prone and non-flood areas and the data were divided into two training and test sets. The results of the MaxNet model study showed that land use (61%), elevation (12.8) and slope (10.4) play the most role in flood occurrence. The evaluation of the MaxNet model with AUC=0.969 indicates very good performance and accurate predictions of the model. Also, the results of 6 machine learning models showed that land use was the most important factor. The error rate of the proposed algorithms clearly showed that the QRF and RF models had the lowest MAE value of 0.0398, 0.0889, the lowest RMSE value of 0.1552 and 0.1872, and the highest R2 value of 0.8459 and 0.8423, respectively, and performed better than other models. Considering the output of the flood susceptibility map in the province based on the RF and QRF models that performed better, the flood susceptibility map of the province showed that a larger area of the southwestern part of the province is facing flood risk. The study of the two basins of Kangir and Meimeh with the QRF model showed that elevation is the most important factor in both basins. Due to the force of gravity, water moves quickly from highlands to lowlands and causes flooding in flat plains. Based on the results, the produced flood sensitivity maps can be a suitable tool for water resource management, urban planning, and reducing flood damage in the province.
تعداد فصل ها
5
فهرست مطالب pdf
160868
نويسنده