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Designing landslide mitigation strategies through developing knowledge aware deep learning model integrated explainable artificial intelligence

delete2026-01-01
delete0
PRE
AI
I
Inzamam Ul Haq
H
Habibullah
S
Shafiq Ahmed
S
Swapan Talukdar
M
Mansoor Ahmad
M
Md. Sarfaraz Asgher *
I
Imran Khan
G
GV Ramana
DOI:10.1016/j.pce.2025.104266delete
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摘要

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喜马拉雅山脉的滑坡是印控克什米尔地区皮尔潘贾尔山脉中反复发生且具有破坏性的灾害,该地区陡峭的斜坡、脆弱的岩性和快速的人类干预因素交织在一起。本研究开发了一种集成的滑坡易发性制图框架,结合机器学习(ML)、深度学习(DL)和可解释人工智能(XAI)以支持风险知情规划。通过对1105个滑坡事件和18个控制因素的清单进行训练,构建了四种ML模型:随机森林(RF)、支持向量机(SVM)、梯度提升机(GBM)和分类提升(CatBoost),并通过五折分层交叉验证和保留测试集进行评估。同时,采用贝叶斯优化的DL模型,其中变分自编码器(VAE)学习潜在特征并由多层感知器(MLP)进行分类,以捕捉斜坡失稳的复杂非线性控制因素。最佳模型在验证数据上达到约0.96的受试者工作特征曲线下面积(AUC-ROC)和接近0.90的总体准确率,表明其具有高判别能力。空间上,高易发区和极高易发区合计占据该山脉约四分之一的区域,并集中分布在古尔古拉布加尔(Gool Gulabgarh)、兰班(Ramban)、塔特里(Thathri)和巴尼哈尔(Banihal)等行政区,这些地区成为干预的热点。XAI诊断显示植被状况、季风降雨、线性构造密度和排水密度是易发性的主要控制因素,而反事实实验表明,植被覆盖、地表排水和斜坡管理的实际改善可以将许多地点从高风险类别转移到较低风险类别。因此,该框架为数据受限的山地环境提供了准确、可解释且有用的易发性图,可用于土地利用监管、基础设施规划和滑坡减灾。
Keyword:
Landslide susceptibility
Deep learning
Explainable AI
Bayesian optimisation
Pir panjal himalayas

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