Visualization is an essential operation when assessing the risk of rare events such as coastal or river floodings. The goal is to display a few prototype events that best represent the probability law of the observed phenomenon, a task known as quantization. It becomes a challenge when data is expensive to generate and critical events are scarce, like extreme natural hazard. In the case of floodings, each event relies on an expensive-to-evaluate hydraulic simulator which takes as inputs offshore meteo-oceanic conditions and dyke breach parameters to compute the water level map. In this article, Lloyd's algorithm, which classically serves to quantize data, is adapted to the context of rare and costly-to-observe events. Low probability is treated through importance sampling, while Functional Principal Component Analysis combined with a Gaussian process deal with the costly hydraulic simulations. The calculated prototype maps represent the probability distribution of the flooding events in a minimal expected distance sense, and each is associated to a probability mass. The method is first validated using a 2D analytical model and then applied to a real coastal flooding scenario. The two sources of error, the metamodel and the importance sampling, are evaluated to quantify the precision of the method.


翻译:可视化是评估如沿海或河流洪水等稀有事件风险时的关键步骤。其目标是展示最能代表观测现象概率规律的少数典型事件,这一任务被称为量化。当数据生成成本高昂且关键事件(如极端自然灾害)稀缺时,量化成为一项挑战。在洪水案例中,每个事件依赖于一个计算成本高昂的水力模拟器,该模拟器以近海气象海洋条件和堤坝溃口参数为输入,计算水位图。本文对经典用于数据量化的Lloyd算法进行了改进,使其适应稀有且观测成本高昂的事件。通过重要性采样处理低概率问题,同时结合函数主成分分析与高斯过程应对高成本的水力模拟。计算出的典型地图以最小期望距离意义表征洪水事件的概率分布,每个地图关联一个概率质量。该方法首先使用二维解析模型进行验证,随后应用于一个真实沿海洪水场景。通过评估元模型和重要性采样两种误差来源,量化了方法的精确度。

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
45+阅读 · 2020年12月18日
【干货书】机器学习速查手册,135页pdf
专知会员服务
127+阅读 · 2020年11月20日
神经常微分方程教程,50页ppt,A brief tutorial on Neural ODEs
专知会员服务
74+阅读 · 2020年8月2日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
105+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
时序数据异常检测工具/数据集大列表
极市平台
65+阅读 · 2019年2月23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
利用动态深度学习预测金融时间序列基于Python
量化投资与机器学习
18+阅读 · 2018年10月30日
vae 相关论文 表示学习 1
CreateAMind
12+阅读 · 2018年9月6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
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
【推荐】MXNet深度情感分析实战
机器学习研究会
16+阅读 · 2017年10月4日
【推荐】SVM实例教程
机器学习研究会
17+阅读 · 2017年8月26日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013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
0+阅读 · 2012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
0+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 · 2011年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月25日
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月24日
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月24日
VIP会员
最新内容
ICML 2026 | SARDI:扩散语言模型的自增强检索
专知会员服务
4+阅读 · 6月6日
《国防领域安全采用大语言模型的战略蓝图》
专知会员服务
7+阅读 · 6月6日
ICML 2026 | 演化选择的因果建模
专知会员服务
7+阅读 · 6月5日
综述|学习式3D表征最新进展与趋势
专知会员服务
7+阅读 · 6月5日
人工智能重塑威慑:算法优势的兴起
专知会员服务
7+阅读 · 6月5日
AgentOps综述:智能体系统运维框架
专知会员服务
17+阅读 · 6月4日
《美陆军最新条令:兵力防护》
专知会员服务
14+阅读 · 6月4日
相关VIP内容
专知会员服务
45+阅读 · 2020年12月18日
【干货书】机器学习速查手册,135页pdf
专知会员服务
127+阅读 · 2020年11月20日
神经常微分方程教程,50页ppt,A brief tutorial on Neural ODEs
专知会员服务
74+阅读 · 2020年8月2日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
105+阅读 · 2019年10月9日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
时序数据异常检测工具/数据集大列表
极市平台
65+阅读 · 2019年2月23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
利用动态深度学习预测金融时间序列基于Python
量化投资与机器学习
18+阅读 · 2018年10月30日
vae 相关论文 表示学习 1
CreateAMind
12+阅读 · 2018年9月6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
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
【推荐】MXNet深度情感分析实战
机器学习研究会
16+阅读 · 2017年10月4日
【推荐】SVM实例教程
机器学习研究会
17+阅读 · 2017年8月26日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013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
0+阅读 · 2012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
0+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 · 2011年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员