机器学习算法在森林火灾风险预测中的有效性比较研究

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张朔,  潘梦雅*

南京大学, 信息管理学院, 江苏南京 210023

摘     要: 森林火灾作为一项全球性的环境问题,对生态系统、经济发展和社会安全构成严重威胁。准确预测森林火灾对于制定有效的预防措施和减少火灾带来的损失至关重要。随着机器学习技术的发展,其在森林火灾风险预测领域中的应用逐渐成为研究热点。鉴于不同的机器学习算法具有不同的数据处理能力和预测精度,比较和选择最适宜的算法对提高预测模型的性能显得尤为关键。本研究通过分析1990至2019年广西省的气象数据和相应的火灾等级信息,选取了10种机器学习算法进行实验。在数据预处理阶段,严格处理了缺失值和异常值,以确保数据质量可靠。随后,利用准确率、精确率、召回率、F1分数以及ROC曲线等多项指标,全面评估各算法的预测性能。为进一步检验模型的稳定性和鲁棒性,并确保所选模型具有更强的泛化能力,研究实施了5折交叉验证。结果显示,SVM、贝叶斯、BP神经网络、逻辑回归、AdaBoost、Gradient Boost和XGBoost在AUC上表现较佳,而KNN和随机森林在精确度和准确率上具有优势。研究指出,结合多种算法能够进一步提高预测的准确性和可靠性,未来研究可考虑纳入更多影响因素,并探索采用深度学习技术来进一步提升预测性能,为森林火灾的预防和应对提供更加科学、有效的支持。
关 键 词: 森林火灾; 机器学习; 数据预处理; 预测模型
DOI: 10.57237/j.jaf.2024.02.002
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