A novel framework for landslide displacement prediction using MT-InSAR and machine learning techniques

干涉合成孔径雷达 山崩 流离失所(心理学) 算法 地质学 系列(地层学) 人工智能 机器学习 时间序列 计算机科学 岩土工程 合成孔径雷达 心理学 心理治疗师 古生物学
作者
Chao Zhou,Ying Cao,Lulu Gan,Yue Wang,Mahdi Motagh,Sigrid Roessner,Xie Hu,Kunlong Yin
出处
期刊:Engineering Geology [Elsevier BV]
卷期号:334: 107497-107497 被引量:92
标识
DOI:10.1016/j.enggeo.2024.107497
摘要

The prediction of landslide deformation is an important part of landslide early warning systems. Displacement prediction based on geotechnical in-situ monitoring performs well, but its high costs and spatial limitations hinder frequent use within large areas. Here, we propose a novel physically-based and cost-effective landslide displacement prediction framework using the combination of Multi-Temporal Interferometric Synthetic Aperture Radar (MT-InSAR) and machine learning techniques. We first extract displacement time series for the landslide from spaceborne Copernicus Sentinel-1 A SAR imagery by MT-InSAR. Using wavelet transform, we then decompose the nonlinear displacement time series into trend terms, periodic terms, and noises. The advanced machine learning method of Gated Recurrent Units (GRU) is utilized to predict the trend and periodic displacements, respectively. The modeling inputs for trend and periodic displacement predictions are determined by analyzing their corresponding influencing factors. The total displacements are finally predicted by summing the predicted displacements of trend and periodic items. The Shuping and Muyubao landslides, identified as seepage-driven and buoyancy-driven, respectively, in the Three Gorges Reservoir area in China are selected as case studies to evaluate the performance of our methodology. The prediction results demonstrate that machine learning algorithms can accurately establish the nonlinear relationship between the landslide deformation and its triggers. GRU outperforms the algorithms of Long Short-Term Memory networks and Kernel-based Extreme Learning Machine, and the Adam algorithm can effectively optimize the model hyperparameters. The root mean square error and mean absolute percentage error are 3.817 and 0.022 in Shuping landslide, and 5.145 and 0.020 in Muyubao landslide, respectively. By integrating the advantages of MT-InSAR and machine learning techniques, our proposed prediction framework, considering the physics principles behind landslide deformation, can predict landslide displacement cost-effectively within large areas.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
gougou完成签到,获得积分10
3秒前
flores完成签到 ,获得积分10
3秒前
4秒前
tdx493完成签到,获得积分10
6秒前
曾经翩跹发布了新的文献求助10
7秒前
8秒前
橙子完成签到 ,获得积分10
9秒前
危险的鲅鱼完成签到 ,获得积分10
9秒前
ljx123完成签到,获得积分10
9秒前
寒山完成签到 ,获得积分10
11秒前
淡然的芷荷完成签到 ,获得积分0
14秒前
青衫烟雨客完成签到 ,获得积分10
16秒前
饱满的书文完成签到 ,获得积分10
19秒前
19秒前
21秒前
qi完成签到 ,获得积分10
23秒前
Una完成签到,获得积分10
23秒前
王小鱼完成签到 ,获得积分10
25秒前
liujingxuan发布了新的文献求助10
25秒前
ri_290完成签到,获得积分10
25秒前
开心的人杰完成签到,获得积分10
26秒前
Peter完成签到 ,获得积分10
27秒前
28秒前
pepsi完成签到 ,获得积分10
30秒前
小白完成签到 ,获得积分10
30秒前
luo完成签到 ,获得积分10
34秒前
周周周完成签到 ,获得积分10
35秒前
hanlixuan完成签到 ,获得积分10
36秒前
科研小白完成签到 ,获得积分10
36秒前
醉月舞阳完成签到 ,获得积分10
38秒前
39秒前
心灵美的觅夏完成签到,获得积分10
39秒前
Visiony完成签到,获得积分10
40秒前
明天完成签到,获得积分10
41秒前
香蕉面包完成签到 ,获得积分10
42秒前
ira完成签到,获得积分10
42秒前
fu发布了新的文献求助10
44秒前
舒适涵山完成签到,获得积分0
45秒前
Zero、完成签到 ,获得积分10
46秒前
风中星月完成签到 ,获得积分10
47秒前
高分求助中
On lateral buckling of armouring wires in flexible pipes 10000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Navigating Normative Orders. Interdisciplinary Perspectives 800
Essentials of Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, 4th Edition 700
1 Peter and Christ's Descent to the Dead in Its Early Christian Reception 700
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7744743
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9292511
关于积分的说明 20213395
捐赠科研通 7323724
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3307647
关于科研通互助平台的介绍 2459632
邀请新用户注册赠送积分活动 2318718