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Enregistrement W4409448269 · doi:10.1016/j.scitotenv.2025.179369

Assessing Pan-Canada wildfire susceptibility by integrating satellite data with novel hybrid deep learning and black widow optimizer algorithms

2025· article· en· W4409448269 sur OpenAlexafffundabout
Khabat Khosravi, Ashkan Mosallanejad, Sayed M. Bateni, Dongkyun Kim, Changhyun Jun, Ali Reza Shahvaran, Aitazaz A. Farooque, Mumtaz Ali

Notice bibliographique

RevueThe Science of The Total Environment · 2025
Typearticle
Langueen
DomaineEnvironmental Science
ThématiqueFire effects on ecosystems
Établissements canadiensUniversity of WaterlooUniversity of Prince Edward Island
Organismes subventionnairesKorea Environmental Industry and Technology InstituteGouvernement de l'Île-du-Prince-ÉdouardNatural Sciences and Engineering Research Council of CanadaUniversity of Prince Edward IslandAtlantic Canada Opportunities AgencyDepartment of Energy, Environment and Climate ActionNational Research Foundation of KoreaMinistry of Environment
Mots-clésSatelliteDeep learningAlgorithmComputer scienceArtificial intelligenceMeteorologyRemote sensingEnvironmental scienceMachine learningGeographyEngineeringAerospace engineering

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

In light of the rising frequency of severe wildfires and their widespread socio-ecological impacts, it is essential to develop cost-effective and reliable methods for accurately predicting and mapping wildfire occurrences. This study aimed to develop several novel deep-learning models to determine the probability of wildfire occurrence on a national scale in Canada by integrating remote sensing data, deep learning, and metaheuristic algorithms. In the present study, novel standalone long short-term memory (LSTM), recurrent neural network (RNN), bidirectional LSTM (BiLSTM), and bidirectional RNN (BiRNN) models were developed, and these were hybridized with a black widow optimizer (BWO). To train and test the models, 4240 historical (2014-2023) large wildfire locations were collected across Canada. Fourteen wildfire-related predictors were used to map wildfire susceptibility, with the Gini coefficient determining each predictor's importance in wildfire occurrence. Finally, the developed models were evaluated and tested using the area under the receiver operating characteristic curve (AUC), and other statistical error metrics. During the testing stage, the hybrid BiLSTM-BWO model outperformed the other models (AUC = 0.9686), followed by RNN-BWO (AUC = 0.9683), LSTM-BWO (AUC = 0.9672), BiRNN-BWO (AUC = 0.9643), BiLSTM (AUC = 0.9420), LSTM (AUC = 0.9367), BiRNN (AUC = 0.9247) and RNN (AUC = 0.8737). Based on the BiLSTM-BWO model, 19.7 %, 42.6 %, 13.4 %, 14.5 %, and 9.8 % of Canada was classified as having very low, low, moderate, high, and very high susceptibility to future wildfires, respectively. Saskatchewan, Manitoba, British Columbia and Alberta were among the provinces with large areas of very high susceptibility to wildfires, while Prince Edward Island and Newfoundland and Labrador from Atlantic Canada had the lowest probability of wildfire occurrence. According to the Gini coefficient, windspeed, land use and land cover, precipitation, specific humidity and maximum temperature had the strongest impact on wildfire susceptibility across Canada. This study highlights the effectiveness of the developed hybrid models in wildfire prediction and their potential to improve land management, wildfire prevention, and mitigation strategies in Canada's future.

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)0,002
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 enseignants0,689
Score d'incertitude au seuil0,619

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,002
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
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 Opus0,008
Tête enseignante GPT0,220
Écart entre enseignants0,213 · 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

Citations5
Publié2025
Routes d'admission3
Résumé présentoui

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