• شماره ركورد
    30281
  • پديد آورنده

    اشكان مصلي نژاد

  • عنوان
    تهيه نقشه حساسيت به سيلاب با استفاده از الگوريتم يادگيري ماشين. مطالعه موردي (استان گلستان)
  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    مهندسي و مديريت منابع آب
  • سال تحصيل
    1399
  • تاريخ دفاع
    1402/07/15
  • استاد راهنما
    دكتر حسين افضلي مهر
  • استاد مشاور
    دكتر برات مجردي
  • دانشكده
    عمران و محيط زيست
  • چكيده
    سيل يكي از ويرانگرترين بلاياي طبيعي است كه هر ساله باعث خطرات جاني و خسارات قابل توجهي به زيرساخت‌ها مي‌شود. تغيير الگوهاي آب و هوايي ناشي از انتشار فزآينده گازهاي گلخانه‌اي باعث افزايش سطح آب درياها و افزايش بارندگي‌هاي شديد مي‌شود. رواناب حاصل از بارندگي‌هاي شديد و ذوب برف درصورت نبود زيرساخت‌هاي مناسب اعم از بهترين شيوه‌هاي مديريتي و انتخاب درست كاربري اراضي، به سرعت تبديل به سيلاب مي‌شود و در نتيجه خطرات زيادي درپي دارد. پيش‌بيني مكان وقوع سيلاب به واسطه تغييرات ناگهاني اقليمي و عوامل انساني بسيار سخت است. با اين حال، شناسايي مناطق حساس به سيل با كمك روش‌هاي يادگيري ماشين و سنجش از دور مي‌تواند به مديريت موثر خطر سيل كمك كند. استفاده از تكنيك‌هاي اطلاعات ماهواره‌اي و يادگيري ماشين به كمك داده‌هاي تاريخچه‌اي مي‌تواند پيش‌بيني‌هاي دقيقي از وقوع سيل ارائه دهد. در اين تحقيق، هفت روش موثر يادگيري ماشين به نام‌هاي لوجستيك رگرسيون، درخت تصميم، جنگل تصادفي، پرسپترون چندلايه، ماشين بردار پشتيبان، آدابوست و افزايش شديد گراديان براي تهيه نقشه حساسيت به سيلاب استان سيل خيز گلستان، واقع در شمال ايران مدلسازي شد. براي اين مهم، يك پايگاه داده زميني-مكاني با تعداد 142 مكان سيل‌زده كه در مطالعه (Rahmati et al., 2016) به آن اشاره شده است، و يازده عامل تاثيرگذار بر وقوع سيل كه شامل: شيب، ارتفاع، فاصله از رودخانه، تراكم رودخانه، انحناي پروفيل، انحناي پلان، شاخص رطوبت توپوگرافي، شاخص پوشش گياهي، كاربري اراضي، نوع خاك و سنگ‌شناسي منطقه تهيه و توليد شده‌اند. نتايج به دست آمده در پژوهش حاضر نشان مي‌دهد كه عوامل شاخص رطوبت توپوگرافي، انحناي پروفيل و انحناي پلان در حساسيت سيلاب استان گلستان مشاركت قابل‌توجهي ندارند. معيارهاي آماري براي ارزيابي عملكرد مدل‌ها مثل ماتريس سردرگمي و همچنين منحني مشخصه عملياتي براي صحت‌سنجي و مقايسه توانايي عملكرد مدل‌ها استفاده شد. سپس براي مجموعه داده‌هاي اعتبارسنجي، نقشه پيش‌بيني مكان وقوع سيلاب توليد شد. نقشه حساسيت سيلاب به عنوان خروجي اصلي اين تحقيق به كمك الگوريتم‌هاي يادگيري ماشين در پنج كلاس دسته‌بندي شد. نتايج نشان مي‌دهد كه مدل جنگل تصادفي بهترين عملكرد را در پيش‌بيني حساسيت سيلاب در منطقه مورد نظر دارد. بر اساس نقشه خروجي از مدل‌ها 5310 كيلومتر مربع معادل 55.89 درصد از مساحت منطقه، داراي حساسيت زياد تا بسيار زياد است.
  • تاريخ ورود اطلاعات
    1402/10/09
  • عنوان به انگليسي
    flood susceptibility mapping with machine learning algorithm. case study(Golestan province)
  • تاريخ بهره برداري
    10/6/2024 12:00:00 AM
  • دانشجوي وارد كننده اطلاعات

    اشكان مصلي نژاد

  • چكيده به لاتين
    Floods are one of the most devastating natural disasters that cause significant loss of life and infrastructure damage every year. The change in climate patterns caused by the increasing emission of greenhouse gases will increase the sea level and increase heavy rainfall. The runoff resulting from heavy rains and melting snow, in the absence of proper infrastructure, including the Best Management Plans and the right choice of land use, will quickly turn into a flood, and as a result, there are many risks. It is very difficult to predict the location of floods due to sudden climatic changes and human factors. However, identification of flood sensitive areas with the help of machine learning and remote sensing methods can help in effective flood susceptibility mapping. The use of satellite information techniques and machine learning with the help of historical data can provide accurate predictions of flooding. In this research, seven effective machine learning models named logistic regression, decision tree, random forest, multi-layer perceptron, support vector machine, Adaboost and extreme gradient boosting were modeled to prepare a flood susceptibility map of Golestan province, located in the north of Iran. For this purpose, a geo-spatial database including 142 flooded locations mentioned in the study (Rahmati et al., 2016), and eleven flood influencing factors including: slope, elevation, distance from the river, River density, profile curvature, plan curvature, topographic wetness index, NDVI, land use, soil type and lithology of the area have been prepared and produced. The results obtained in the present study show that topographic wetness index, profile curvature and plan curvature do not contribute significantly to the flood susceptibility of Golestan province. Statistical criteria were used to eva‎luate the performance of the models, such as the confusion matrix and Receiver Operating Characteristic curve, to validate and compare the performance ability of the models. Then, for the validation data set, a flood prediction map was produced. The flood susceptibility map as the main output of this research was classified into five classes with the help of machine learning algorithms. The results show that the random forest model has the best performance in predicting flood susceptibility in the target area. According to the map output from the models, 5310 square kilometers equal to 55.89% of the area are high to very high susceptible to flooding.
  • كليدواژه هاي فارسي
    نقشه حساسيت به سيلاب , يادگيري ماشين , اطلاعات ماهواره اي , سيستم اطلاعات جغرافيايي
  • كليدواژه هاي لاتين
    flood susceptibility mapping , machine learning , satellite information , GIS
  • Author
    Ashkan Mosallanejad
  • SuperVisor
    Hosein Afzalimehr