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Enregistrement W2788895239 · doi:10.3390/hydrology5010010

Comparing Machine Learning and Decision Making Approaches to Forecast Long Lead Monthly Rainfall: The City of Vancouver, Canada

2018· article· en· W2788895239 sur OpenAlexaffabout
Zahra Zahmatkesh, Erfan Goharian

Notice bibliographique

RevueHydrology · 2018
Typearticle
Langueen
DomaineEnvironmental Science
ThématiqueClimate variability and models
Établissements canadiensMcMaster University
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésTOPSISLead timeGeopotential heightEnvironmental scienceFlood mythMeteorologyForecast skillComputer scienceMathematicsPrecipitationOperations researchGeographyEngineering

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Estimating maximum possible rainfall is of great value for flood prediction and protection, particularly for regions, such as Canada, where urban and fluvial floods from extreme rainfalls have been known to be a major concern. In this study, a methodology is proposed to forecast real-time rainfall (with one month lead time) using different number of spatial inputs with different orders of lags. For this purpose, two types of models are used. The first one is a machine learning data driven-based model, which uses a set of hydrologic variables as inputs, and the second one is an empirical-statistical model that employs the multi-criteria decision analysis method for rainfall forecasting. The data driven model is built based on Artificial Neural Networks (ANNs), while the developed multi-criteria decision analysis model uses Technique for Order of Preference by Similarity to Ideal Solution (TOPSIS) approach. A comprehensive set of spatially varying climate variables, including geopotential height, sea surface temperature, sea level pressure, humidity, temperature and pressure with different orders of lags is collected to form input vectors for the forecast models. Then, a feature selection method is employed to identify the most appropriate predictors. Two sets of results from the developed models, i.e., maximum daily rainfall in each month (RMAX) and cumulative value of rainfall for each month (RCU), are considered as the target variables for forecast purpose. The results from both modeling approaches are compared using a number of evaluation criteria such as Nash-Sutcliffe Efficiency (NSE). The proposed models are applied for rainfall forecasting for a coastal area in Western Canada: Vancouver, British Columbia. Results indicate although data driven models such as ANNs work well for the simulation purpose, developed TOPSIS model considerably outperforms ANNs for the rainfall forecasting. ANNs show acceptable simulation performance during the calibration period (NSE up to 0.9) but they fail for the validation (NSE of 0.2) and forecasting (negative NSE). The TOPSIS method delivers better rainfall forecasting performance with the NSE of about 0.7. Moreover, the number of predictors that are used in the TOPSIS model are significantly less than those required by the ANNs to show an acceptable performance (7 against 47 for forecasting RCU and 6 against 32 for forecasting RMAX). Reliable and precise rainfall forecasting, with adequate lead time, benefits enhanced flood warning and decision making to reduce potential flood damages.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,003
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,037
Score d'incertitude au seuil0,133

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,003
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,001
Bibliométrie0,0020,002
Études des sciences et des technologies0,0010,000
Communication savante0,0020,000
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,063
Tête enseignante GPT0,241
Écart entre enseignants0,178 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations10
Publié2018
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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