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:本文研究了机器学习在增进我们对服务不足的边境社区 Colonias 水资源获取难题的认识方面的应用。本研究使用 Rural Community Assistance Partnership(RCAP)的数据,分析了2000多个 Colonias 社区,并应用分层聚类算法和自适应亲和力传播算法自动将 Colonias 社区分组为不同水资源获取条件的簇。为了使算法能够处理包含类别和数值属性的复杂数据集,本研究引入了 Gower 距离。为了更好地理解和解释从机器学习过程中得出的聚类结果,我们进一步应用决策树分析算法将输入数据与得出的簇关联起来,以确定并排名不同簇中表征不同水资源获取条件的因素的重要性。我们的研究结果补充了专家们关于水基础设施需求的优先级排名,提供了 Colonias 面临的水不安全挑战的更深入的视角。作为一个结合了一系列工具的自动化和可重复性工作流,本文提出的机器学习流程代表一种实用的解决方案,用于进行数据驱动型分析,以了解水资源获取不平等问题。该流程可以适用于分析不同的数据集和决策场景。

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
92+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
26+阅读 · 2019年5月22日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
17+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
35+阅读 · 2021年8月2日
VIP会员
相关VIP内容
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
92+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
26+阅读 · 2019年5月22日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
17+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