基于双通道残差网络的泥石流沟谷孕灾风险预测

摘要

云南作为泥石流受灾最严重的省份之一，每年均会遭受重大损失。为了应对这种突发性灾害，本文基于DCHNNet(dual-channel hybrid neural network)提出了一个基于双通道的改进残差结构的卷积神经网络——双通道残差网络(two-way residual network, TWRNet)。该网络能够广泛应用于泥石流沟谷图像的潜在危险性排查，实现泥石流灾害的预警。TWRNet首先采用切片的方式对数字高程(digital elevation model, DEM)数据和遥感数据分开处理，并使用改进的残差结构进行特征提取；然后将特征进行融合，并使用通道注意力机制SE(squeeze-and-excitation networks)模块进行通道增强；最后给出泥石流沟谷的分类结果。在训练过程中，本文使用了交叉熵和焦点损失构成的联合损失函数。实验结果表明，TWRNet在泥石流沟谷识别方面达到了最高89.28%的识别率和87.50%的召回率，模型性能良好。使用图像学习沟谷特征的方法来进行泥石流孕灾沟谷的识别是可行的。

关键词

泥石流 / 分类 / 卷积神经网络 / 预测