Rapid delineation of flash flood extents is critical to mobilize emergency resources and to manage evacuations, thereby saving lives and property. Machine learning (ML) approaches enable rapid flood delineation with reduced computational demand compared to conventional high-resolution, 2D flood models. However, existing ML approaches are limited by a lack of generalization to never-before-seen conditions. Here, we propose a framework to improve ML model generalization based on dimensionless, multi-scale features that capture the similarity of the flooding process across regions. The dimensionless features are constrained with the Buckingham $\Pi$ theorem and used with a logistic regression model for a probabilistic determination of flood risk. The features were calculated at different scales by varying accumulation thresholds for stream delineation. The modeled flood maps compared well with the results of 2D hydraulic models that are the basis of the Federal Emergency Management Agency (FEMA) flood hazard maps. Dimensionless features outperformed dimensional features, with some of the largest gains (in the AUC) occurring when the model was trained in one region and tested in another. Dimensionless and multi-scale features in ML flood modeling have the potential to improve generalization, enabling mapping in unmapped areas and across a broader spectrum of landscapes, climates, and events.


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ACM/IEEE第23届模型驱动工程语言和系统国际会议,是模型驱动软件和系统工程的首要会议系列,由ACM-SIGSOFT和IEEE-TCSE支持组织。自1998年以来,模型涵盖了建模的各个方面,从语言和方法到工具和应用程序。模特的参加者来自不同的背景,包括研究人员、学者、工程师和工业专业人士。MODELS 2019是一个论坛,参与者可以围绕建模和模型驱动的软件和系统交流前沿研究成果和创新实践经验。今年的版本将为建模社区提供进一步推进建模基础的机会,并在网络物理系统、嵌入式系统、社会技术系统、云计算、大数据、机器学习、安全、开源等新兴领域提出建模的创新应用以及可持续性。 官网链接:http://www.modelsconference.org/
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