Achtergrond
In de afgelopen 10 jaar heeft schade veroorzaakt door het weer en natuurverschijnselen in Noorwegen 27 miljard kr gekost. Een deel van deze schade zou voorkomen kunnen worden met een waarschuwingssysteem en snelle actie van de gemeenten. Het Noorse Directoraat voor Watervoorraden en Energie (NVE ) heeft overstromingswaarschuwingen, maar alleen voor grotere rivieren.
De zaak
De rivier de Leira in Lillestrøm overstroomt vaak en valt niet onder het waarschuwingssysteem van NVE. Op deze overstromingen moet worden gereageerd om schade of, in sommige gevallen, verlies van mensenlevens te voorkomen. Met een waarschuwing zou Lillestrøm het aantal dienstdoende personeelsleden kunnen verminderen en de sluiting van bruggen naar ziekenhuizen en tussen woongemeenschappen kunnen plannen.
Het doel
Door de rivierstanden te voorspellen voor wanneer de rivier overstroomt, kunnen we voorspellen wanneer er moet worden ingegrepen. Dit kan Lillestrøm geld besparen en inwoners en ambulances helpen om gesloten bruggen te omzeilen. Het doel is om een nauwkeurige 12-uurs voorspelling te hebben, zodat hulpteams kunnen zien hoe het rivierpeil zich zal ontwikkelen en tijd hebben om een optimale respons te plannen.
Wat InfoTiles doet
Het afgelopen jaar hebben we samengewerkt met de gemeente Lillestrøm in verband met de rivier de Leira, die vaak problemen heeft met hoge waterstanden en geen melding ontvangt van NVE. Tijdens overstromingen moeten planners snel en correct reageren om grote materiële schade en menselijke slachtoffers te voorkomen. Met vroegtijdige waarschuwing kan Lillestrøm het beveiligingspersoneel verminderen en ziekenhuizen en bewoners waarschuwen voor mogelijk gesloten bruggen.
De gegevens die we verzamelen
We verzamelen enorme hoeveelheden gegevens van sensoren, bedrijfs- en controlesystemen (SCADA), open gegevens van met.no en NVE en verbinden dit alles met #machine-learning. De oplossing voor overstromingswaarschuwingen is nu operationeel voor Asgeir en het team van Lillestrøm. Een gemeenschappelijke dienst die steden en gemeenten in Noorwegen en daarbuiten nu kunnen gebruiken. De waarde van een gemeenschappelijke oplossing is dat je niet vanaf nul hoeft te beginnen. Je kunt gebruik maken van geanonimiseerde gegevens en ervaringen van andere rivieren waar de oplossing al bestaat. Het is een win-win voor iedereen en bespaart middelen en geeft cruciale tijd terug aan de eerstehulpverleners.
Methode en analyse
We hebben modellen met een langetermijngeheugen (LSTM) geëvalueerd, maar vonden ze niet goed genoeg presteren voor deze specifieke toepassing. We besloten een convolutioneel neuraal netwerk (CNN) in een Resnet-achtige architectuur te gebruiken om de rivierniveaus te voorspellen. Resnet betekent dat het model alleen de verandering hoeft in te schatten. Om de CNN te trainen, gebruikten we gegevens die we verzamelden van november 2020 tot juli 2021. We hebben de gegevens opgesplitst om te kunnen trainen en testen en we hebben stappen ondernomen om overfitting te voorkomen, wat aanvankelijk een probleem was.
Hoe nauwkeurig is onze Machine Learning?
De resultaten zijn goed en hebben een gemiddelde absolute fout van 5 cm. Op dit moment is het model minder betrouwbaar wanneer de rivier een constante lage waterstand heeft, maar dit is niet van direct belang omdat er geen overstromingen plaatsvinden bij lage waterstanden. Toch verbeteren we het model, ook al is het niet cruciaal, zodat het bij alle niveaus nauwkeurig is.
Wat onze klanten zeggen
"We hebben de oplossing actief gebruikt tijdens de crisis. Het was waardevol om de situatie in Leirsund en verschillende punten stroomopwaarts in realtime te kunnen volgen."
- Asgeir Hagen, sectieleider, databases en procesbeheer, water en aquatisch milieu, Lillestrøm Kommune
Feiten over overstromingen in de wereld
- Geen enkele andere natuurramp in Amerika heeft meer dood en verderf gezaaid dan overstromingen.
- Overstromingen veroorzaken jaarlijks wereldwijd meer dan 40 miljard dollar aan schade
- Er zijn maar weinig plaatsen op aarde waar overstromingen geen probleem zijn
Feiten over overstromingen in Noorwegen
- Zal 85 miljard Noorse kronen kosten om gebouwen te beveiligen tegen overstromingen en aardverschuivingen
- Volgens NVE moeten 210.000 gebouwen in Noorwegen worden beschermd tegen overstromingen en aardverschuivingen.
- De lente is het hoogseizoen voor overstromingen in Oost-Noorwegen
- Overstromingen zijn voornamelijk het gevolg van sneeuwsmelt en extreme regenval
Bronnen