Flood Forecasting System Based on Integrated Big and Crowdsource Data by Using Machine Learning Techniques
Creators
- 1. Prince of Songkla University
- 2. Suranaree University of Technology
Description
Flood is one of the most disruptive natural hazards, responsible for loss of lives and damage to properties.A number of cities are subject to monsoons influences and hence face the disaster almost every year.Early notification of flood incident could benefit the authorities and public to devise both short and long terms preventive measures, to prepare evacuation and rescue mission, and to relieve the flood victims.Geographical locations of affected areas and respective severities, for instances, are among the key determinants in most flood administration.Thus far, an effective means of anticipating flood in advance remains lacking.Existing tools were typically based on manually input and prepared data.The processes were tedious and thus prohibitive for real-time and early forecasts.Furthermore, these tools did not fully exploit more comprehensive information available in current big data platforms.Therefore, this paper proposes a novel flood forecasting system based on fusing meteorological, hydrological, geospatial, and crowdsource big data in an adaptive machine learning framework.Data intelligence was driven by stateof-the-art learning strategies.Subjective and objective evaluations indicated that the developed system was able to forecast flood incidents, happening in specific areas and time frames.It was also later revealed by benchmarking experiments that the system configured with an MLP ANN gave the most effective prediction, with correct percentage, Kappa, MAE and RMSE of 97.93, 0.89, 0.01 and 0.10, respectively.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
الفيضانات هي واحدة من أكثر المخاطر الطبيعية تدميرًا، وهي مسؤولة عن الخسائر في الأرواح والأضرار التي تلحق بالممتلكات. يخضع عدد من المدن لتأثيرات الرياح الموسمية وبالتالي تواجه الكارثة كل عام تقريبًا. يمكن أن يفيد الإخطار المبكر بحادث الفيضان السلطات والجمهور في وضع تدابير وقائية قصيرة وطويلة الأجل، وإعداد مهمة الإخلاء والإنقاذ، وتخفيف ضحايا الفيضانات. المواقع الجغرافية للمناطق المتضررة وشدتها، على سبيل المثال، من بين المحددات الرئيسية في معظم إدارة الفيضانات. حتى الآن، لا تزال هناك افتقار إلى وسيلة فعالة لتوقع الفيضانات مقدمًا. كانت الأدوات الموجودة تستند عادةً إلى الإدخال اليدوي والبيانات المعدة. كانت العمليات مملة وبالتالي باهظة بالنسبة للتنبؤات في الوقت الفعلي والتنبؤات المبكرة. علاوة على ذلك، لم تستغل هذه الأدوات بشكل كامل معلومات أكثر شمولاً متاحة في منصات البيانات الضخمة الحالية. لذلك، تقترح هذه الورقة نظامًا جديدًا للتنبؤ بالفيضانات يعتمد على دمج البيانات الضخمة للأرصاد الجوية والهيدرولوجية والجغرافية المكانية والحشود في إطار التعلم الآلي التكيفي. كان ذكاء البيانات مدفوعًا باستراتيجيات التعلم الحديثة. أشارت التقييمات الموضوعية والموضوعية إلى أن النظام المطور كان قادرًا للتنبؤ بحوادث الفيضانات، التي تحدث في مناطق وأطر زمنية محددة. كما تم الكشف لاحقًا من خلال تجارب المقارنة المعيارية أن النظام الذي تم تكوينه باستخدام MLP ANN أعطى التنبؤ الأكثر فعالية، مع النسبة المئوية الصحيحة، Kappa و MAE و RMSE من 97.93 و 0.89 و 0.01 و 0.10 على التوالي.Translated Description (French)
Les inondations sont l'un des risques naturels les plus perturbateurs, responsables de pertes en vies humaines et de dommages matériels. Un certain nombre de villes sont soumises aux influences de la mousson et font donc face à la catastrophe presque chaque année. La notification précoce d'un incident d'inondation pourrait aider les autorités et le public à concevoir des mesures préventives à court et à long terme, à préparer une mission d'évacuation et de sauvetage et à soulager les victimes des inondations. L'emplacement géographique des zones touchées et leur gravité respective, par exemple, sont parmi les déterminants clés de la plupart des administrations des inondations. Jusqu'à présent, un moyen efficace d'anticiper les inondations à l'avance fait toujours défaut.Les outils existants étaient généralement basés sur la saisie manuelle et les données préparées.Les processus étaient fastidieux et donc prohibitifs pour les prévisions en temps réel et précoces.En outre, ces outils n'ont pas pleinement exploité les informations plus complètes disponibles sur les plates-formes de mégadonnées actuelles.Par conséquent, cet article propose un nouveau système de prévision des inondations basé sur la fusion des mégadonnées météorologiques, hydrologiques, géospatiales et de crowdsource dans un cadre d'apprentissage automatique adaptatif.L' intelligence des données a été pilotée par des stratégies d'apprentissage de pointe.Les évaluations subjectives et objectives ont indiqué que le système développé était capable pour prévoir les incidents d'inondation, se produisant dans des zones et des délais spécifiques. Il a également été révélé plus tard par des expériences de benchmarking que le système configuré avec un MLP ANN donnait la prédiction la plus efficace, avec un pourcentage correct, Kappa, MAE et RMSE de 97,93, 0,89, 0,01 et 0,10, respectivement.Translated Description (Spanish)
Las inundaciones son uno de los peligros naturales más perturbadores, responsables de la pérdida de vidas y daños a las propiedades. Varias ciudades están sujetas a las influencias de los monzones y, por lo tanto, enfrentan el desastre casi todos los años. La notificación temprana del incidente de inundación podría beneficiar a las autoridades y al público para diseñar medidas preventivas a corto y largo plazo, para preparar la misión de evacuación y rescate, y para aliviar a las víctimas de las inundaciones. Las ubicaciones geográficas de las áreas afectadas y las severidades respectivas, por ejemplo, se encuentran entre los determinantes clave en la mayoría de las administraciones de inundaciones. Por lo tanto, sigue faltando un medio eficaz para anticipar las inundaciones por adelantado. Las herramientas existentes generalmente se basaban en datos introducidos y preparados manualmente. Los procesos eran tediosos y, por lo tanto, prohibitivos para los pronósticos en tiempo real y tempranos. Además, estas herramientas no explotaban completamente la información más completa disponible en las plataformas de big data actuales. Por lo tanto, este documento propone un nuevo sistema de pronóstico de inundaciones basado en la fusión de big data meteorológicos, hidrológicos, geoespaciales y de crowdsourcing en un marco de aprendizaje automático adaptativo. La inteligencia de datos fue impulsada por estrategias de aprendizaje de vanguardia. Las evaluaciones subjetivas y objetivas indicaron que el sistema desarrollado fue capaz para pronosticar incidentes de inundación, que ocurren en áreas y marcos de tiempo específicos. También se reveló más tarde mediante experimentos de evaluación comparativa que el sistema configurado con un MLP ANN dio la predicción más efectiva, con el porcentaje correcto, Kappa, MAE y RMSE de 97.93, 0.89, 0.01 y 0.10, respectivamente.Files
      
        08949502.pdf.pdf
        
      
    
    
      
        Files
         (245 Bytes)
        
      
    
    | Name | Size | Download all | 
|---|---|---|
| md5:26a5ce863d61563aa836a5459bda16ad | 245 Bytes | Preview Download | 
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- نظام التنبؤ بالفيضانات بناءً على البيانات الكبيرة والحشود المتكاملة باستخدام تقنيات التعلم الآلي
- Translated title (French)
- Système de prévision des inondations basé sur des données intégrées Big et Crowdsource à l'aide de techniques d'apprentissage automatique
- Translated title (Spanish)
- Sistema de pronóstico de inundaciones basado en datos integrados de Big y Crowdsource mediante el uso de técnicas de aprendizaje automático
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2998444084
- DOI
- 10.1109/access.2019.2963819
            
              References
            
          
        - https://openalex.org/W1454619947
- https://openalex.org/W1579572292
- https://openalex.org/W1986693945
- https://openalex.org/W2017977562
- https://openalex.org/W2029329015
- https://openalex.org/W2032285073
- https://openalex.org/W2047028263
- https://openalex.org/W2081752510
- https://openalex.org/W20896789
- https://openalex.org/W211240591
- https://openalex.org/W2120933360
- https://openalex.org/W2131305883
- https://openalex.org/W2134872476
- https://openalex.org/W2141412323
- https://openalex.org/W2157188443
- https://openalex.org/W2171262636
- https://openalex.org/W2183819080
- https://openalex.org/W2192920592
- https://openalex.org/W2238169501
- https://openalex.org/W2276342788
- https://openalex.org/W2320955182
- https://openalex.org/W2324256750
- https://openalex.org/W233405807
- https://openalex.org/W2408433719
- https://openalex.org/W2465950597
- https://openalex.org/W2484487986
- https://openalex.org/W2484498478
- https://openalex.org/W2489722480
- https://openalex.org/W2512839251
- https://openalex.org/W2516410023
- https://openalex.org/W2525201247
- https://openalex.org/W2552169962
- https://openalex.org/W2562031897
- https://openalex.org/W2639416113
- https://openalex.org/W2736124047
- https://openalex.org/W2744763689
- https://openalex.org/W2772453098
- https://openalex.org/W2794063637
- https://openalex.org/W2802881357
- https://openalex.org/W2803666710
- https://openalex.org/W2804298540
- https://openalex.org/W2808387360
- https://openalex.org/W2883646615
- https://openalex.org/W2883871677
- https://openalex.org/W2899023746
- https://openalex.org/W2901602211
- https://openalex.org/W2903988118
- https://openalex.org/W2913066849
- https://openalex.org/W2917155912
- https://openalex.org/W2923153689
- https://openalex.org/W3102725001
- https://openalex.org/W3124276395
- https://openalex.org/W4232289746
- https://openalex.org/W612408336
- https://openalex.org/W970764947