Development and validation of a soft voting-based model for urban fire risk prediction

计算机科学 聚类分析 网格 消防工程 人工神经网络 梯度升压 数据挖掘 机器学习 人工智能 随机森林 工程类 地理 建筑工程 大地测量学
作者
Shijie Huang,Jingwei Ji,Yu Wang,Wenju Li,Yuechuan Zheng
出处
期刊:International journal of disaster risk reduction [Elsevier BV]
卷期号:101: 104224-104224 被引量:6
标识
DOI:10.1016/j.ijdrr.2023.104224
摘要

Early identification of fire risk helps to mitigate the possible consequences incurred by fire, and meanwhile helps optimize the allocation of rescue resources. In this paper, we propose a comprehensive machine learning-based approach for predicting fire risk. The study area is divided into multiple 1 km × 1 km grid cells, and fire incident records, Point of Interest (POI) data, and meteorological data are geographically mapped to these grid cells. By applying the k-means clustering algorithm to analyze monthly fire occurrences, fire risk levels are assigned to each grid cell. A dataset is constructed with the target variable being the fire risk level and the predictive variables being POI data and meteorological data. After undergoing feature engineering, the dataset is divided into training and testing sets based on a time span. Deep neural networks, Randomforest, and Extreme Gradient Boosting (XGBoost) algorithms are trained on the training set and combined using a soft voting approach to create the final soft voting-based model (SV-based model). The performance of the SV-based model is rigorously evaluated on the testing set, achieving a prediction accuracy of 98.9 %. When evaluated using the AUC and F1-score as metrics, the scores are 0.92 and 0.98, respectively, surpassing other machine learning models used for comparison. The findings of this research contribute to the field of urban fire risk management and provide valuable insights for decision-makers and urban planners in formulating proactive fire prevention strategies.
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