Convolutional neural network (CNN) with metaheuristic optimization algorithms for landslide susceptibility mapping in Icheon, South Korea

计算机科学 均方误差 卷积神经网络 山崩 人工神经网络 人工智能 元启发式 接收机工作特性 数据挖掘 机器学习 算法 数学 统计 地质学 地貌学
作者
Wahyu Luqmanul Hakim,Fatemeh Rezaie,Arip Syaripudin Nur,Mahdi Panahi,Khabat Khosravi,Chang-Wook Lee,Saro Lee
出处
期刊:Journal of Environmental Management [Elsevier BV]
卷期号:305: 114367-114367 被引量:172
标识
DOI:10.1016/j.jenvman.2021.114367
摘要

Landslides are a geological hazard that can pose a serious threat to human health and the environment of highlands or mountain slopes. Landslide susceptibility mapping is an essential tool for predicting and mitigating landslides. This study aimed to investigate the application of deep learning algorithms based on convolutional neural networks (CNNs) with metaheuristic optimization algorithms, namely the grey wolf optimizer (GWO) and imperialist competitive algorithm (ICA), to landslide susceptibility mapping. The study area was Icheon City, South Korea, for which an accurate landslide inventory dataset was available. The landslide inventory map was prepared and randomly divided into datasets of 70% for training and 30% for validation. Additionally, 18 landslide-related factors, including geo-environmental and topo-hydrological factors, were considered as predictive variables. The models were compared using area under the curve (AUC) values in receiver operating characteristic (ROC) curve analysis. The validation results showed that optimized models based on CNN-GWO (AUC = 0.876, RMSE = 0.08) and CNN-ICA (AUC = 0.852, RMSE = 0.09) outperformed the standalone CNN model (AUC = 0.847, RMSE = 0.12). Nevertheless, the CNN model outperformed previous research that used a machine learning algorithm alone. Thus, the deep learning algorithm with optimization algorithms proposed in this study can generate more suitable models for landslide susceptibility mapping in the study area due to its improved accuracy.
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