undefined

Deep spatio-temporal learning for multi-hazard events: A ConvGRU multi-label classification approach

Julkaisuvuosi

2026

Tekijät

Zahra, Syeda Zoupash; Saher, Najia; Sattar, Kalim; Missen, Malik Muhammad Saad; Bashir, Rab Nawaz; Faheem, Muhammad; Rehman, Amjad

Abstrakti:

The forecasting of multi-hazards is a vital, though underinvestigated, area of disaster risk management. The traditional studies have mainly focused on single-hazard forecasting, thus leaving its utility in real-world and realistic scenarios. This study, in turn, presents a spatio-temporal multi-label classification model, a framework designed expressly to capture the complex interrelationships between a range of hazards. The methodological framework used disaster occurrence data from the Open Federal Emergency Management Agency (OpenFEMA) database and converted the raw records of disasters into a multi-label dataset. Pressure-level reanalysis data is extracted from Climate Data Store (CDS) based on the multi-hazard event. Spatial data is extracted in 25 <br/> 59 grid format in different temporal dependencies (12 h, 8 h, 6 h) at the 850 hPa pressure level. The model architecture combines convolutional neural networks (CNNs) with spatial attention mechanisms and gated recurrent units (GRUs) that model the temporal sequences. This combination enables multi-hazard predictions by utilizing the spatial and temporal data. Experimental analysis reveals that the proposed model outperformed the baseline variants, i.e., 2D CNN, Convolutional Long Short-Term Memory (ConvLSTM), and Convolutional Gated Recurrent Unit (ConvGRU) without attention. The proposed model achieved per-class accuracy up to 0.8868, the subset accuracy is 0.55, and the Hamming loss up to 0.127, which are 3.88%, 13.59% and 21.12% performance improvements over the baseline models respectively. In addition, the use of various lead times and the fusion of multiple lead times (12 h+8 h+6 h) significantly improves the predictive capability. The proposed framework has high potential for disaster preparedness and early warning systems in the real world. It proposes a flexible and efficient method of dealing with the growing complexity of multi-hazard environments.
Näytä enemmän

Organisaatiot ja tekijät

Julkaisutyyppi

Julkaisumuoto

Artikkeli

Emojulkaisun tyyppi

Lehti

Artikkelin tyyppi

Alkuperäisartikkeli:

Yleisö

Tieteellinen

Vertaisarvioitu

Vertaisarvioitu

OKM:n julkaisutyyppiluokitus

A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä

Julkaisukanavan tiedot

Lehti/Sarja

GeoInformatica

Volyymi

30

Artikkelinumero

8

Julkaisu­foorumi

56576

Julkaisufoorumitaso

1

Avoin saatavuus

Avoin saatavuus kustantajan palvelussa

Kyllä

Julkaisukanavan avoin saatavuus

Osittain avoin julkaisukanava

Kustantajan version lisenssi

CC BY

Rinnakkaistallennettu

Ei

Muut tiedot

Tieteenalat

Sähkö-, automaatio- ja tietoliikennetekniikka, elektroniikka

Avainsanat

[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Tunnistettu aihe

[object Object]

Kieli

englanti

Kansainvälinen yhteisjulkaisu

Kyllä

Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa

Ei

DOI

10.1007/s10707-026-00568-0

Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen

Kyllä