The spatial leave-pair-out cross-validation method for reliable AUC estimation of spatial classifiers

Machine learning based classification methods are widely used in geoscience applications, including mineral prospectivity mapping. Typical characteristics of the data, such as small number of positive instances, imbalanced class distributions and lack of verified negative instances make ROC analysis and cross-validation natural choices for classifier evaluation. However, recent literature has identified two sources of bias, that can affect reliability of area under ROC curve estimation via cross-validation on spatial data. The pooling procedure performed by methods such as leave-one-out can introduce a substantial negative bias to results. At the same time, spatial dependencies leading to spatial autocorrelation can result in overoptimistic results, if not corrected for. In this work, we introduce the spatial leave-pair-out cross-validation method, that corrects for both of these biases simultaneously. The methodology is used to benchmark a number of classification methods on mineral prospectivity mapping data from the Central Lapland greenstone belt. The evaluation highlights the dangers of obtaining misleading results on spatial data and demonstrates how these problems can be avoided. Further, the results show the advantages of simple linear models for this classification task.</p

Päästöt ja suotoveden kierrätys Seutulan kaatopaikalla

Tämän työn tavoitteena oli selvittää Seutulan kaatopaikan jätetäytössä tapahtuvan hajoamisprosessin nykytila ja täyttöalueen veden laatu sekä kaatopaikasta aiheutuvat suotovesi- ja kaasupäästöt. Suotoveden kierrätyksen aiheuttamat vaikutukset kaasun tuottoon ja kaasusta saatavaan tehoon sekä vaikutukset täyttöalueen vesiin ja suotoveden laatuun kierrätyksen aikana määritettiin. Suotoveden kierrätystä edeltävä tila tutkittiin. Kirjallisuusosassa selvitettiin jätteen hajoamisprosessia ja kaatopaikkakaasun muodostumista, kaatopaikan eri vaiheita sekä niihin vaikuttavia tekijöitä. Suotoveden laatua, kierrätystä ja kierrätyksen etuja tarkasteltiin. Kaatopaikkakaasun talteenottoa tarkasteltiin tutkimalla eri keräysjärjestelmävaihtoehtoja, hyödyntämismahdollisuuksia, etuja ja haittoja sekä talteenoton tulevaisuutta, koska vuodesta 2002 lähtien on Suomessa EU- direktiivien mukaisesti kaatopaikoilla oltava kaasunkeräysjärjestelmä. Jätetäytön pinnan läpi tulevien metaanipäästöjen mittaus oli keskeinen osa kirjallisuusosiota. Tekniikoita on useita ja niitä kehitetään tarkemmaksi ja tehokkaammiksi koko ajan. Kirjallisuusosiossa tarkasteltiin jo olemassa olevia sekä tulevaisuuden mittaustekniikoita. Työn kokeellisessa osassa mitattiin talteen otetun kaatopaikkakaasun koostumusta ja määrää biokaasulaitokselta käsin alkaen kesällä 1997 ja loppuen joulukuussa 1998. Pinnan läpi emittoituvaa kaasua mitattiin kesällä ja syksyllä 1998. Vesinäytteitä otettiin kaatopaikan sisäisestä ja viemäriin johdettavasta vedestä. Vesinäytteitä otettiin vuoden 1998 aikana. Näytteitä analysoitiin paikan päällä "in situ" ja laboratoriossa. Jätetäytön sisäisen veden pinnan korkeuksia tutkittiin vuoden 1998 aikana. Seutulan kaatopaikan jätemassan hajoamisprosessin tila vaihteli hieman jätetäytön eri osissa johtuen jätteen epähomogeenisuudesta. Suurin osa jätetäytöstä on stabiilissa metaanivaiheessa, mutta täytössä on myös happovaiheessa olevia alueita. Jätetäytön sisäinen ja viemäriin johdettava vesi on pitoisuudeltaan samanlaista kuin muiden vastaavassa vaiheessa olevien kaatopaikkojen vedet Suomessa keskimäärin ovat. Analyysituloksista saaduista korrelaatioista tärkein oli BOD/COD-suhteen ja lämpötilan välillä. Lämpötilan noustessa BOD/COD-suhde laskee. Kaasunkeräysalueella pinnan läpi emittoituvan kaasun määrä oli melko vähäinen, noin 10 kW. Talteensaadun kaasun teho oli keskimäärin noin 2 800 kW. Jätetäytöstä kerätystä kaasusta saatava teho nousi suotoveden kierrätyksen aikana alueella 1 55% ja alueella 3 70% kun verrokkialueella 2 tehon nousu oli 12%. Jätetäytön pinnankorkeus laski vuoden aikana keskimäärin noin 0,20 metriä. Ehdotus tehtävistä muutoksista pitää sisällään uuden horisontaalisen keräilyputkiston rakentamisen vanhan lisäksi tehostamaan kaasun talteenottoa, samalla voisi suotoveden kierrätystä lisätä asentamalla samaan kaivantoon suotoveden kierrätysputkistoa. Vanha kierrätysputkisto pitää kaivaa maan alle, jotta sitä voidaan käyttää myös talviaikana. Kaasun optimaaliseen keräilyyn olisi kiinnitettävä enemmän huomiota. Kaatopaikkakaasun hyödyntämiseen esim. ajoneuvojen polttoaineeksi on panostettava, koska tällä hetkellä lämpiminä vuodenaikoina kaasua ei hyötykäytetä, vaan se poltetaan soihdussa

Introduction to the special issue on spatial modelling and analysis of ore-forming processes in mineral exploration targeting

Ore deposits are diverse with much of their diversity attributable to the complex interplay of ore-forming processes with a variety of geological environments, over a range of scales and both in space and time. This diversity makes it difficult for geoscientists to accurately predict the location of undiscovered ore deposits. Improving our understanding of the processes that are critical to ore deposit formation would help us to hone our predictive capabilities. However, this task is difficult to achieve as we cannot observe these genetic processes first-hand and different parameters and ingredients are important at different scales. Modelling offers a means of simulating and analysing ore-forming processes and their mappable expressions. This knowledge can then be used to build a predictive model by translating key process components into spatial proxies that can be mapped or recognized in mineral exploration data. Modelling and analysis of ore-forming processes are therefore critical for the future success of mineral exploration. Currently underutilized in exploration targeting, the application of statistical and mathematical concepts can help steer geoscientists towards a better understanding of the complex geological processes critical in the formation of mineral deposits and, ultimately, improved exploration success rates. This editorial article presents a brief introduction to the main concepts that support a collection of articles published in a virtual special issue (VSI) of Ore Geology Reviews entitled "Spatial modelling and analysis of oreforming processes in mineral exploration targeting". The articles examine three critical themes: (1) Translating the expressions of ore-forming processes and critical parameters of mineral systems into mappable spatial proxies; (2) identifying mineral deposit footprints through geochemical and geophysical data analysis; and (3) targeting and improving the discovery chance of mineral deposits by way of spatial data analysis

Introduction to the special issue on spatial modelling and analysis of ore-forming processes in mineral exploration targeting

Ore deposits are diverse with much of their diversity attributable to the complex interplay of ore-forming processes with a variety of geological environments, over a range of scales and both in space and time. This diversity makes it difficult for geoscientists to accurately predict the location of undiscovered ore deposits. Improving our understanding of the processes that are critical to ore deposit formation would help us to hone our predictive capabilities. However, this task is difficult to achieve as we cannot observe these genetic processes first-hand and different parameters and ingredients are important at different scales. Modelling offers a means of simulating and analysing ore-forming processes and their mappable expressions. This knowledge can then be used to build a predictive model by translating key process components into spatial proxies that can be mapped or recognized in mineral exploration data. Modelling and analysis of ore-forming processes are therefore critical for the future success of mineral exploration. Currently underutilized in exploration targeting, the application of statistical and mathematical concepts can help steer geoscientists towards a better understanding of the complex geological processes critical in the formation of mineral deposits and, ultimately, improved exploration success rates. This editorial article presents a brief introduction to the main concepts that support a collection of articles published in a virtual special issue (VSI) of Ore Geology Reviews entitled "Spatial modelling and analysis of oreforming processes in mineral exploration targeting". The articles examine three critical themes: (1) Translating the expressions of ore-forming processes and critical parameters of mineral systems into mappable spatial proxies; (2) identifying mineral deposit footprints through geochemical and geophysical data analysis; and (3) targeting and improving the discovery chance of mineral deposits by way of spatial data analysis

Ore geological GIS-database for the Northern and Eastern Finland - a modern tool for integrated geoscientific studies

Mimeograp