Wildfires are increasingly impacting the environment, human health and safety. Among the top 20 California wildfires, those in 2020-2021 burned more acres than the last century combined. California's 2018 wildfire season caused damages of $148.5 billion. Among millions of impacted people, those living with disabilities (around 15% of the world population) are disproportionately impacted due to inadequate means of alerts. In this project, a multi-modal wildfire prediction and personalized early warning system has been developed based on an advanced machine learning architecture. Sensor data from the Environmental Protection Agency and historical wildfire data from 2012 to 2018 have been compiled to establish a comprehensive wildfire database, the largest of its kind. Next, a novel U-Convolutional-LSTM (Long Short-Term Memory) neural network was designed with a special architecture for extracting key spatial and temporal features from contiguous environmental parameters indicative of impending wildfires. Environmental and meteorological factors were incorporated into the database and classified as leading indicators and trailing indicators, correlated to risks of wildfire conception and propagation respectively. Additionally, geological data was used to provide better wildfire risk assessment. This novel spatio-temporal neural network achieved >97% accuracy vs. around 76% using traditional convolutional neural networks, successfully predicting 2018's five most devastating wildfires 5-14 days in advance. Finally, a personalized early warning system, tailored to individuals with sensory disabilities or respiratory exacerbation conditions, was proposed. This technique would enable fire departments to anticipate and prevent wildfires before they strike and provide early warnings for at-risk individuals for better preparation, thereby saving lives and reducing economic damages.


翻译:野火对环境、人类健康和安全的影响越来越大。在加利福尼亚州前20名野火中,2020-2021年的2020-2021年的野火烧毁面积超过上个世纪加起来的面积。加利福尼亚州2018年的野火季节造成了1485亿美元的损失。在数百万受影响的人中,残疾人(约占世界人口的15%)由于警示手段不足而受到不成比例的影响。在这个项目中,在先进的机器学习架构的基础上开发了一个多模式野火预测和个人化预警系统。环境保护局的传感器数据和2012-2018年的历史野火数据已经汇编,以建立一个全面的野火数据库,这是其中规模最大的。 加利福尼亚州2018年的野火季节性火灾季节性火灾季节性火灾造成了14亿亿亿亿的破坏。接下来,一个新的U-Convilalalalalal-LSTM(长期记忆)神经网络设计了一个特殊的架构,用以从连续的环境参数中提取关键的空间和时间特征,表明野火即将来临;环境和气象因素被纳入数据库,并被归类为主要指标和跟踪指标,分别与野火概念与传播的风险有关。此外,地质数据被用来提供更精确的野火前期的野火危险风险评估,在传统温度温度上,在15—97年的网络上,最终的精确中实现了中实现了。

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