論文の概要: SAGE-XGBoost: Spatially Augmented Graph Embeddings--Machine Learning Framework for Natural Hazards Susceptibility Mapping under Data Scarcity
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.19672v1
- Date: Thu, 20 Aug 2026 06:07:07 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-21 20:28:51.460605
- Title: SAGE-XGBoost: Spatially Augmented Graph Embeddings--Machine Learning Framework for Natural Hazards Susceptibility Mapping under Data Scarcity
- Title(参考訳): SAGE-XGBoost:空間的に拡張されたグラフ埋め込み--データスカシティ下での自然災害認識のためのマシーンラーニングフレームワーク
- Abstract要約: 本研究では,制御された雑音に基づくデータ拡張と近傍グラフの埋め込みを組み合わせ,データスカース条件下での予測を改善する構造的特徴工学フレームワークを提案する。
本フレームワークは地すべりおよび山火事感受性マッピングのために評価された。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Natural hazard susceptibility mapping is often constrained by limited labeled data, reducing the generalizability of conventional machine learning and limiting the applicability of complex deep learning models. This study proposes SAGE (Spatially Augmented Graph Embeddings), a structurally informed feature-engineering framework that combines controlled noise-based data augmentation with neighborhood-based graph embeddings to improve prediction under data-scarce conditions. A K-nearest neighbor graph is constructed to derive local spatial statistics, which are reduced using principal component analysis and integrated with environmental covariates and spatial coordinates. The resulting features are used with XGBoost to develop the SAGE-XGBoost model. The framework was evaluated for landslide and wildfire susceptibility mapping. SAGE-XGBoost consistently outperformed conventional and spatially explicit machine learning models. Compared with Spatial XGBoost, it achieved an absolute improvement of above 33 percentage points across the two case studies. The model reached AUC values of approximately 0.97 for landslide susceptibility and 0.95 for wildfire susceptibility. Feature importance analysis confirmed the contribution of graph embeddings to prediction, while their integration improved spatial coherence and reduced local noise amplification. Overall, SAGE-XGBoost provides an efficient and transferable alternative to deep representation learning for environmental hazard assessment and other geospatial prediction tasks under limited supervision.
- Abstract(参考訳): ナチュラルハザード・サセプティビリティ・マッピングは、ラベル付き限られたデータによって制約されることが多く、従来の機械学習の一般化性は低下し、複雑なディープラーニングモデルの適用性は制限される。
本研究では,SAGE(Spatially Augmented Graph Embeddings)を提案する。SAGE(Spatially Augmented Graph Embeddings)は,制御ノイズに基づくデータ拡張と近傍グラフの埋め込みを組み合わせることで,データスカース条件下での予測を改善する。
K-アレスト近傍グラフは局所的な空間統計を導出するために構築され、主成分分析を用いて低減され、環境共変量や空間座標と統合される。
結果として得られた機能は、SAGE-XGBoostモデルの開発にXGBoostと共に使用される。
本フレームワークは地すべりおよび山火事感受性マッピングのために評価された。
SAGE-XGBoostは従来型および空間的に明示的な機械学習モデルよりも一貫して優れていた。
空間XGBoostと比較すると, 2つのケーススタディの33ポイント以上を絶対的に改善した。
このモデルは、地すべりの感受性は約0.97、山火事の感受性は0.95に達した。
特徴的重要性分析により,グラフ埋め込みの予測への寄与が確認され,空間コヒーレンスの改善と局所雑音増幅の低減が図られた。
総合的に、SAGE-XGBoostは、限られた監督下での環境リスク評価やその他の地理空間予測タスクにおいて、深層表現学習に代わる効率的かつ伝達可能な代替手段を提供する。
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