Assessment and Analysis of Landslide Susceptibility Using the Random Forest Model and the Capabilities of GEE and GIS (Case Study: Navroud Watershed, Gilan Province)

Document Type : Origional Article

Authors

1 Assistant Professor of Geomorphology, Department of Geography, Faculty of Literature and Humanities, University of Guilan, Rasht, Iran

2 Ph.D Student, Department of Physical Geography, Faculty of Social Sciences, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran.

3 Professor, Department of Physical Geography, Faculty of Social Sciences, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran.

Abstract
Background and Objective: Landslides are among the most significant natural hazards in the mountainous and humid regions of northern Iran, causing substantial damage to natural resources, infrastructure, and human settlements each year. The Navroud watershed in Gilan Province is considered highly susceptible to landslide occurrence due to its complex topography, relatively high precipitation, and intensive human activities. The primary objective of this study is to assess and map landslide susceptibility and to determine the relative importance of the influencing factors using the Random Forest model in combination with the capabilities of Google Earth Engine (GEE) and Geographic Information Systems (GIS) within the Navroud watershed.
Methodology: This research adopts an applied–analytical approach, in which eleven landslide-conditioning factors including slope, aspect, elevation, geology, land use, vegetation cover, slope curvature, distance to roads, distance to drainage networks, distance to faults, and annual precipitation were selected as independent variables. The required thematic layers were generated using remote sensing data, the ALOS PALSAR digital elevation model with a spatial resolution of 12.5 m, geological maps, and meteorological data. After fuzzification and normalization, the datasets were integrated into the modeling process. A landslide inventory map comprising 150 landslide locations was prepared based on satellite imagery interpretation and field observations, and the data were divided into training (70%) and validation (30%) subsets. The Random Forest model was implemented in the Google Earth Engine environment, and the final landslide susceptibility map was produced in five classes: very low, low, moderate, high, and very high.
Results and findings: The results indicate that approximately 32% of the watershed area falls within the high and very high susceptibility classes, predominantly concentrated in the elevated and steep slopes of the northwestern ad southwestern parts of the basin. Furthermore, variable importance analysis revealed that slope, elevation, precipitation, land use, and distance to roads are the most influential factors controlling landslide occurrence. Model performance evaluation using the ROC curve showed that the Area Under the Curve (AUC) value during the validation stage was 0.897, demonstrating the high accuracy and strong predictive capability of the Random Forest model in identifying landslide-prone areas.

Keywords

Subjects

اسدی، مهدی (1404). مقایسه برونداد گزارش‌های CMIP5 و CMIP6 بر روند پارامترهای آب‌وهوایی مؤثر بر رشد بادام (مطالعه موردی: شهرستان بیرجند). جغرافیا و برنامه‌ریزی، 29(92): 313-332.  10.22034/gp.2024.61686.3262
اصغری، صیاد.، فروتن، مهدی (1404). ارزیابی دقت الگوریتم‌های یادگیری ماشین در پهنه‌بندی خطر زمین‌لغزش حوضه آبخیز سامیان. پژوهش‌های ژئومورفولوژی کمی،  10.22034/gmpj.2025.551301.1583
آتش‌افروز، نسرین.، صفایی‌پور، مسعود (1400). ریز پهنه‌بندی زمین لغزش با استفاده از تکنیک دیمتل و AHP فازی (مطالعه موردی: بخش دهدز استان خوزستان). مطالعات توسعه پایدار شهری و منطقه‌ای، 2(2): 61-81.
باباربیع، نگار.، لرستانی، قاسم.، اسماعیلی، رضا (1404). پهنه‌بندی وقوع خطر زمین لغزش با استفاده از مدل‌های جنگل تصادفی و ماشین بردار پشتیبان (مطالعه موردی: حوضه آبخیز تالار). پژوهش‌های دانش زمین، 16(1): 168-152.
ساداتی، سیدحمید.، موسوی، سیدرمضان.، وهاب‌زاده کبریا، قربان.، روشان، سیدحسین (1404). ارزیابی مدل‌های جنگل تصادفی و ماشین بردار پشتیبان در تهیه نقشه حساسیت زمین لغزش (مطالعه موردی: حوضه تجن، استان مازندران). مخاطرات محیطی، 14(45): 133-154.
سپه‌وند، علیرضا.، بیرانوند، نسرین (1403). پهنه‌بندی حساسیت وقوع زمین‌لغزش با استفاده از الگوریتم‌های یادگیری ماشین منطقه مورد مطالعه: بخشی از حوزة آبخیز هراز. مدلسازی و مدیریت آب و خاک، 4(2): 261-278.
شریفی، زهرا (1404). تحلیل و ارزیابی خطر وقوع زمین لغزش با استفاده از مدل تحلیل فرایند شبکه‌ایANP (مطالعه موردی: حوضه آبخیز سیاه رود، استان گیلان). مطالعات توسعه پایدار شهری و منطقه‌ای، https://www.srds.ir/article_226425.html
عابدینی، موسی.، پاسبان، امیرحسام (1404). ارزیابی و مقایسه مدل‌های جنگل تصادفی و ماشین‌بردار پشتیبان در پهنه‌بندی خطر وقوع زمین‌لغزش (مطالعه موردی: حوضه آبخیز فیروزآباد). پژوهش‌های ژئومورفولوژی کمی،  10.22034/gmpj.2025.543572.1578
گیلانی‌پور، علی.، متولی، صدرالدین.، درفشی، خه‌بات (1404). ارزیابی حساسیت زمین‌لغزش و تعیین عوامل مؤثر در وقوع آن با استفاده از الگوریتم جنگل تصادفی (مطالعه موردی: حوضه آبخیز گلندرود). جغرافیا و مخاطرات محیطی، 14(1): 247-274.
معاوی، مهشید.، انتظاری، مژگان، انتظاری.، علمیزاد، هیوا (1404). بررسی اثر ویژگی های ژئومورفیکی بر الگوی زمین ‏لغزش با استفاده از الگوریتم جنگل تصادفی (محدوده مورد مطالعه: حوضه آبریز سد شهید عباسپور). مخاطرات محیطی،  10.22111/jneh.2025.51425.2107
مقیم، حسن.، نجابت، مسعود (1398). گزارش فنی: مقایسه کارآمدی مدل‌های نیلسون اصلاح شده و اثر نسبی در پهنه‌بندی خطر زمین‌لغزش حوزه آبخیز سد پارسیان، استان فارس. مهندسی و مدیریت آبخیز، 11(1): 264-272.
نگهبان، سعید.، مرحمت، مهری.، علی‌نژاد، حمید (1404). ارزیابی و پهنه‌بندی حساسیت زمین لغزش با الگوریتم-های یادگیری ماشین (مطالعه موردی حوضه آبخیز مارگون، زاگرس فارس). ژئومورفولوژی کمی، 14(2)،  10.22034/gmpj.2025.474854.1519
Agrawal, N., & Dixit, J. (2022). Assessment of landslide susceptibility for Meghalaya (India) using bivariate (frequency ratio and Shannon entropy) and multi-criteria decision analysis (AHP and fuzzy-AHP) models. All Earth, 34(1), 179–201. https://doi.org/10.1080/27669645.2022.2101256
Alcántara-Ayala, I., & Sassa, K. (2023). Landslide risk management: From hazard to disaster risk reduction. Landslides, 20, 2031–2037. https://doi.org/10.1007/s10346-023-02120-6
Chang, M., Dou, X., Zhu, X., & Ma, Y. (2024). Integrated risk assessment of landslide in karst terrains: Advancing landslide management in Beiliu City, China. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, 132, 104046. https://doi.org/10.1016/j.jag.2024.104046
Dai, X., Chen, J., Zhang, T., & Xue, C. (2025). Integrated landslide risk assessment via a landslide susceptibility model based on intelligent optimization algorithms. Remote Sensing, 17(3), 545. https://doi.org/10.3390/rs17030545
Huang, W., Ding, M., Li, Z., Zhuang, J., Yang, J., Li, X., Meng, L. E., Zhang, H., & Dong, Y. (2022). An efficient user-friendly integration tool for landslide susceptibility mapping based on support vector machines: SVM-LSM toolbox. Remote Sensing, 14(14), 3408. https://doi.org/10.3390/rs14143408
Janizadeh, S., Bateni, S. M., Jun, C., Pal, S. C., Band, S. S., Chowdhuri, I., Saha, A., Tiefenbacher, J. P., & Mosavi, A. (2023). Potential impacts of future climate on the spatio-temporal variability of landslide susceptibility in Iran using machine learning algorithms and CMIP6 climate-change scenarios. Gondwana Research, 124, 1–17. https://doi.org/10.1016/j.gr.2023.05.009
Jemec Auflič, M., Bezak, N., Šegina, E., Frantar, P., Gariano, S. L., Medved, A., & Peternel, T. (2023). Climate change increases the number of landslides at the juncture of the Alpine, Pannonian and Mediterranean regions. Scientific Reports, 13, 23085. https://doi.org/10.1038/s41598-023-50102-7
Jiang, Z., Wang, M., & Liu, K. (2023). Comparisons of convolutional neural network and other machine learning methods in landslide susceptibility assessment: A case study in Pingwu. Remote Sensing, 15, 798. https://doi.org/10.3390/rs15030798
Tian, N., & Lan, H. (2023). The indispensable role of resilience in rational landslide risk management for social sustainability. Geography and Sustainability, 4, 70–83. https://doi.org/10.1016/j.geosus.2022.12.003
Wang, X., Wang, Y., Lin, Q., & Yang, X. (2023). Assessing global landslide casualty risk under moderate climate change based on multiple GCM projections. International Journal of Disaster Risk Science, 14, 751–767. https://doi.org/10.1007/s13753-023-00473-0
Zhang, Z., & Sun, J. (2024). Regional landslide susceptibility assessment and model adaptability research. Remote Sensing, 16, 2305. https://doi.org/10.3390/rs16122305

Articles in Press, Accepted Manuscript
Available Online from 27 July 2026

  • Receive Date 27 December 2025
  • Revise Date 06 May 2026
  • Accept Date 25 June 2026
  • First Publish Date 27 July 2026
  • Publish Date 27 July 2026