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A transferable remote sensing approach to classify building structural types for seismic risk analyses: the case of Val d’Agri area (Italy)

Liuzzi, Mariangela und Aravena Pelizari, Patrick und Geiß, Christian und Masi, Angelo und Tramutoli, Valerio und Taubenböck, Hannes (2019) A transferable remote sensing approach to classify building structural types for seismic risk analyses: the case of Val d’Agri area (Italy). Bulletin of Earthquake Engineering, Seiten 1-29. Springer. doi: 10.1007/s10518-019-00648-7. ISSN 1570-761X.

Dieses Archiv kann nicht den Volltext zur Verfügung stellen.

Offizielle URL: https://link.springer.com/article/10.1007/s10518-019-00648-7

Kurzfassung

This study proposes a methodology based on machine learning (ML) algorithms for rapid and robust classification of building structural types (STs) in multispectral remote sensing imagery aiming to assess buildings’ seismic vulnerability. The seismic behavior of buildings is strongly affected by the ST, including material, age, height, and other main structural features. Previous works deployed in situ data integrated with remote sensing information to statistically infer STs through supervised ML methods. We propose a transferable methodology with specific focus on situations with imbalanced in situ data (i.e., the number of available labeled samples for model learning differs largely between different STs). We learn a transferable model by selecting features from an exhaustive set. The transferability relies on deploying geometric features characterizing individual buildings; thus, the model is less sensitive to domain adaption problems frequently induced by e.g., changes in acquisition parameters of remotely sensed imagery. Thereby, we show that few geometry features enable generalization capabilities similar to models learned with a large number of features describing spectral, geometrical or contextual building properties. We rely on an extensive geodatabase containing almost 18,000 building footprints. We follow a Random Forest (RF)-based feature selection strategy to objectively identify most valuable features for prediction. Furthermore, the problem of unbalanced classes is addressed by adopting two approaches: downsampling the majority class and modifying the classifier internally (weighted RF). The implemented model is transferred on the challenging urban morphology of the Val d’Agri area (Italy). Results confirm the statistical robustness of the model and the importance of the geometry features, allowing for reliable identification of STs.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/127901/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:A transferable remote sensing approach to classify building structural types for seismic risk analyses: the case of Val d’Agri area (Italy)
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Liuzzi, Mariangelamariangelaliuzzi88 (at) gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-1413-8655NICHT SPEZIFIZIERT
Aravena Pelizari, PatrickPatrick.AravenaPelizari (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0984-4675NICHT SPEZIFIZIERT
Geiß, ChristianChristian.Geiss (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-7961-8553NICHT SPEZIFIZIERT
Masi, AngeloSchool of Engineering, Università degli Studi della BasilicataNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Tramutoli, ValerioSchool of Engineering, Università degli Studi della BasilicataNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Taubenböck, Hanneshannes.taubenboeck (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4360-9126NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:15 Juni 2019
Erschienen in:Bulletin of Earthquake Engineering
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1007/s10518-019-00648-7
Seitenbereich:Seiten 1-29
Verlag:Springer
ISSN:1570-761X
Status:veröffentlicht
Stichwörter:machine learning, remote sensing, seismic vulnerability, building structural type, building inventory, class imbalance
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DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Fernerkundung u. Geoforschung, R - Sicherheitsrelevante Erdbeobachtung
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum > Georisiken und zivile Sicherheit
Hinterlegt von: Aravena Pelizari, Patrick
Hinterlegt am:05 Aug 2019 10:16
Letzte Änderung:28 Mär 2023 23:53

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