Mamdani fuzzy inference systems and artificial neural networks for landslide susceptibility mapping

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中文题名Mamdani 模糊推理系统和人工神经网络在滑坡易发性制图中 的应用
作者Luísa Vieira Lucchese
作者单位Instituto de Pesquisas Hidráulicas, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Av. Bento Gonçalves, 9500, Porto Alegre, RS, 91501-970, Brazil
刊名Natural Hazards
2021
106
03
摘要
将模糊推理系统(Mamdani fuzzy inference systems)(简称 FIS)和人工神经网 络(Artificial Neural Network)(简称 ANN)两种人工智能(Artificial Intelligence) (简称 AI)方法应用于滑坡易发性制图(Landslide Susceptibility Mapping)(简称 LSM),比较两种方法的互补性,并从数据中提取物理关系。为了对 FIS 规则进行 排序和过滤,提出了一个索引,选择一定数量的可读规则来进一步解释变量之间 的物理关系。研究区域是巴西南部的罗兰特(Rolante)河流域。从数字高程模型 (DEM)生成 11 个属性,并使用极端降雨事件产生的滑坡疤痕。FIS 的平均准确 度和受试者工作特性曲线下面积(AUC)分别为 81.27%和 0.8886,ANN 的平均准 确度和 AUC 分别为 89.45%和 0.9409。人工神经网络提供了一个更大幅度的输出 和较少的地区划分为高易发性地图。在 40 个(10%)排名最好的 FIS 规则中,13 个具有高易发性输出,而 27 个具有低易发性输出;一个原因是低易发性区域在地 图上更大。坡度与易发性高度相关。海拔高(高原)或低(漫滩)时,抑制高易 发性。6 个属性为 18 个最佳排名规则显示相同的模糊集,这意味着该模糊集在地 图上很常见。总体研究结果表明:人工神经网络最适合 LSM 地图的生成,但在此 基础上,使用 FIS 对于帮助研究人员了解 LSM 人工智能模型和滑坡现象非常重要。

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