基于过采样和客观赋权法的岩爆预测

来源 :清华大学学报(自然科学版) | 被引量 : 0次 | 上传用户:yjn511
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为解决基于机器学习的岩爆预测中存在的数据不均衡问题,提高模型泛化能力,进而提高岩爆预测性能,该文构建了由246组岩爆案例组成的岩爆预测数据集,优选了单轴抗压强度与单轴抗拉强度之比、最大切应力、最大切向应力与单轴抗压强度之比、单轴抗压强度、单轴抗拉强度、弹性能指数6个常用岩爆等级判别特征.通过引入9种经典机器学习算法,建立了9个考虑多因素的岩爆预测模型,研究了5种过采样方法及5种客观赋权方法对模型预测性能的影响.研究结果表明:数据在过采样处理后,模型准确率提高了11.8%~52.3%、宏平均F1值提高了13.0%~50.0%;随机过采样方法对模型性能提升效果最佳,最能解决数据不均衡问题;随机过采样均衡化数据集后,客观赋权作用因模型而异,只能提升基于极限梯度提升算法、随机森林、决策树、极限树构建的模型的准确率(分别提高1.1%、2.1%、10.7%、12.9%)及宏平均F1值(分别提高1.2%、2.3%、11.8%、12.8%);基于随机过采样的多层感知机算法模型是最优的岩爆预测模型,其准确率及宏平均F1值均最高,分别为0.917、0.920.
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