This paper explores the application of machine learning to enhance our understanding of water accessibility issues in underserved communities called Colonias located along the northern part of the United States - Mexico border. We analyzed more than 2000 such communities using data from the Rural Community Assistance Partnership (RCAP) and applied hierarchical clustering and the adaptive affinity propagation algorithm to automatically group Colonias into clusters with different water access conditions. The Gower distance was introduced to make the algorithm capable of processing complex datasets containing both categorical and numerical attributes. To better understand and explain the clustering results derived from the machine learning process, we further applied a decision tree analysis algorithm to associate the input data with the derived clusters, to identify and rank the importance of factors that characterize different water access conditions in each cluster. Our results complement experts' priority rankings of water infrastructure needs, providing a more in-depth view of the water insecurity challenges that the Colonias suffer from. As an automated and reproducible workflow combining a series of tools, the proposed machine learning pipeline represents an operationalized solution for conducting data-driven analysis to understand water access inequality. This pipeline can be adapted to analyze different datasets and decision scenarios.


翻译:本文探讨如何运用机器学习深化对美墨边境北部沿线服务不足的科洛尼亚(Colonias)社区用水可及性问题的理解。我们利用农村社区援助伙伴关系(RCAP)的数据分析了2000余个此类社区,应用层次聚类与自适应亲和传播算法自动将科洛尼亚划分为具有不同用水条件的群组。通过引入Gower距离,使算法能够处理同时包含类别型与数值型属性的复杂数据集。为更好地解释机器学习产生的聚类结果,我们进一步采用决策树分析算法将输入数据与所得聚类关联,识别并排序各聚类中表征不同用水条件的关键因素。研究结果补充了专家对水利基础设施需求的优先级排序,更深入地揭示了科洛尼亚社区面临的水资源不安全挑战。作为融合系列工具的自动化可复现工作流,本研究所提出的机器学习流程为开展数据驱动的用水不平等分析提供了可操作性解决方案,并能适配不同数据集与决策场景。

0
下载
关闭预览

相关内容

机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
94+阅读 · 2019年10月10日
GNN 新基准!Long Range Graph Benchmark
图与推荐
0+阅读 · 2022年10月18日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
【推荐】自然语言处理(NLP)指南
机器学习研究会
35+阅读 · 2017年11月17日
【推荐】用Python/OpenCV实现增强现实
机器学习研究会
15+阅读 · 2017年11月16日
【推荐】免费书(草稿):数据科学的数学基础
机器学习研究会
20+阅读 · 2017年10月1日
【推荐】用Tensorflow理解LSTM
机器学习研究会
36+阅读 · 2017年9月11日
【推荐】GAN架构入门综述(资源汇总)
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年9月3日
【推荐】SVM实例教程
机器学习研究会
17+阅读 · 2017年8月26日
【推荐】图像分类必读开创性论文汇总
机器学习研究会
14+阅读 · 2017年8月15日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月18日
Arxiv
37+阅读 · 2021年8月2日
VIP会员
最新内容
无人机自主控制与人工智能:系统性综述
专知会员服务
10+阅读 · 今天7:25
巡飞弹与反无人机系统——现代战场的两大支柱
专知会员服务
3+阅读 · 今天6:54
《打造“黄金舰队”》57页报告
专知会员服务
3+阅读 · 今天6:52
《北约数字教官网络发展路径》128页报告
专知会员服务
2+阅读 · 今天6:33
ECCV 2026 | MIMFlow:MIM与归一化流统一图像生成
专知会员服务
7+阅读 · 6月25日
网状网络及其在军事领域的运用
专知会员服务
8+阅读 · 6月25日
无美国参与的欧洲战争方式(万字长文)
专知会员服务
8+阅读 · 6月25日
《国防领域敏感性分析白皮书》
专知会员服务
9+阅读 · 6月25日
综述 | 从问答到任务完成:Agent系统与Harness设计
专知会员服务
10+阅读 · 6月24日
Agentic RL:框架、实践与长程智能体训练
专知会员服务
10+阅读 · 6月24日
相关VIP内容
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
94+阅读 · 2019年10月10日
相关资讯
GNN 新基准!Long Range Graph Benchmark
图与推荐
0+阅读 · 2022年10月18日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
【推荐】自然语言处理(NLP)指南
机器学习研究会
35+阅读 · 2017年11月17日
【推荐】用Python/OpenCV实现增强现实
机器学习研究会
15+阅读 · 2017年11月16日
【推荐】免费书(草稿):数据科学的数学基础
机器学习研究会
20+阅读 · 2017年10月1日
【推荐】用Tensorflow理解LSTM
机器学习研究会
36+阅读 · 2017年9月11日
【推荐】GAN架构入门综述(资源汇总)
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年9月3日
【推荐】SVM实例教程
机器学习研究会
17+阅读 · 2017年8月26日
【推荐】图像分类必读开创性论文汇总
机器学习研究会
14+阅读 · 2017年8月15日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员