Research Article

Random Forest Importance-Based Feature Ranking and Subset Selection for Slope Stability Assessment using the Ranger Implementation

Number: 48 February 28, 2023
TR EN

Ranger Uygulamasını Kullanarak Şev Stabilitesi Değerlendirmesi için Rastgele Orman Öneme Dayalı Öznitelik Sıralaması ve Alt Küme Seçimi

Öz

Şevlerin stabilite sorunları geometrik, jeolojik, sismik vb. çeşitli faktörlerden kaynaklanabilir. Şevlerin stabilitesini tahmin etmek için uzun yıllardır limit denge yöntemi, sayısal yöntemler ve istatistiksel yöntemler gibi geleneksel yöntemler başarıyla kullanılmıştır. Öte yandan, şev stabilitesini tahmin etmek için literatürde bulunan veri setlerini kullanılarak pek çok makine öğrenimi (ML) girişiminde de bulunulmuştur. Bu çalışma, Ranger algoritmasını kullanarak şev stabilitesinin değerlendirilmesi için sınıflandırma modelleri oluşturmayı amaçlamaktadır. Model oluşturmak için altı girdi parametresi bulunan (eğim yüksekliği, birim hacim ağırlık, eğim açısı, kohezyon, boşluk suyu basıncı oranı ve iç sürtünme açısı) toplamda 168 şev vakasından oluşan bir veri seti kullanılmıştır. İlk adımda, altı özelliğin rastgele orman (RF) öznitelik önem dereceleri belirlenmiş ve veri setinin değişken sayıları azaltılarak beş farklı tahmin modeli üretilmiştir. Geliştirilen modeller daha sonra performans metrikleri kullanılarak değerlendirilerek ve en iyi tahmin modelini seçmek için sonuçlar karşılaştırılmıştır. Elde edilen bulgulara göre, öznitelik önemine dayalı değişken sıralaması ve alt küme seçimi yaklaşımı (yani RF öznitelik önem derecesi) modellerin performansını etkilediği görülmüştür. RF öznitelik önem puanlarından, çalışılan veri seti için şev stabilitesini en çok etkileyen değişkenin birim hacim ağırlık olduğu görülmüştür. Ayrıca beş değişken ile geliştirilen Ranger modeli (Model IV) %90 değeri ile en yüksek test doğruluğuna ulaşmıştır.

Anahtar Kelimeler

References

  1. Abdalla, J. A., Attom, M. F., & Hawileh, R. (2015). Prediction of minimum factor of safety against slope failure in clayey soils using artificial neural network. Environmental Earth Sciences, 73, 5463-5477.
  2. Alpaydin, E. (2020). Introduction to machine learning. MIT press.
  3. Cala, M., & Flisiak, J. (2020). Slope stability analysis with FLAC and limit equilibrium methods. In FLAC and numerical modeling in geomechanics (pp. 111-114). CRC Press.
  4. Choobbasti, A. J., Farrokhzad, F., & Barari, A. (2009). Prediction of slope stability using artificial neural network (case study: Noabad, Mazandaran, Iran). Arab J Geosci 2 (4): 311–319.
  5. Chakraborty, A., & Goswami, D. (2017). Slope stability prediction using artificial neural network (ANN). Int. J. Eng. Comput. Sci, 6(6), 21845-21848.
  6. Demir, S., & Sahin, E. K. (2022). Comparison of tree-based machine learning algorithms for predicting liquefaction potential using canonical correlation forest, rotation forest, and random forest based on CPT data. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 154, 107130.
  7. Guyon, I., Gunn, S., Nikravesh, M., & Zadeh, L. A. (Eds.). (2008). Feature extraction: foundations and applications (Vol. 207). Springer.
  8. Hoang, N. D., & Bui, D. T. (2017). Slope stability evaluation using radial basis function neural network, least squares support vector machines, and extreme learning machine. In Handbook of neural computation (pp. 333-344). Academic Press.

Details

Primary Language

English

Subjects

Engineering

Journal Section

Research Article

Publication Date

February 28, 2023

Submission Date

February 21, 2023

Acceptance Date

February 28, 2023

Published in Issue

Year 1970 Number: 48

APA
Demir, S., & Sahin, E. K. (2023). Random Forest Importance-Based Feature Ranking and Subset Selection for Slope Stability Assessment using the Ranger Implementation. Avrupa Bilim Ve Teknoloji Dergisi, 48, 23-28. https://doi.org/10.31590/ejosat.1254337

Cited By