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Uncertainties of landslide susceptibility prediction:influences of different study area scales and mapping unit scales
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作者 Faming Huang Yu Cao +4 位作者 Wenbin Li Filippo Catani Guquan Song Jinsong Huang Changshi Yu 《International Journal of Coal Science & Technology》 EI CAS CSCD 2024年第2期143-172,共30页
This study aims to investigate the effects of different mapping unit scales and study area scales on the uncertainty rules of landslide susceptibility prediction(LSP).To illustrate various study area scales,Ganzhou Ci... This study aims to investigate the effects of different mapping unit scales and study area scales on the uncertainty rules of landslide susceptibility prediction(LSP).To illustrate various study area scales,Ganzhou City in China,its eastern region(Ganzhou East),and Ruijin County in Ganzhou East were chosen.Different mapping unit scales are represented by grid units with spatial resolution of 30 and 60 m,as well as slope units that were extracted by multi-scale segmentation method.The 3855 landslide locations and 21 typical environmental factors in Ganzhou City are first determined to create spatial datasets with input-outputs.Then,landslide susceptibility maps(LSMs)of Ganzhou City,Ganzhou East and Ruijin County are pro-duced using a support vector machine(SVM)and random forest(RF),respectively.The LSMs of the above three regions are then extracted by mask from the LSM of Ganzhou City,along with the LSMs of Ruijin County from Ganzhou East.Additionally,LSMs of Ruijin at various mapping unit scales are generated in accordance.Accuracy and landslide suscepti-bility indexes(LSIs)distribution are used to express LSP uncertainties.The LSP uncertainties under grid units significantly decrease as study area scales decrease from Ganzhou City,Ganzhou East to Ruijin County,whereas those under slope units are less affected by study area scales.Of course,attentions should also be paid to the broader representativeness of large study areas.The LSP accuracy of slope units increases by about 6%–10%compared with those under grid units with 30 m and 60 m resolution in the same study area's scale.The significance of environmental factors exhibits an averaging trend as study area scale increases from small to large.The importance of environmental factors varies greatly with the 60 m grid unit,but it tends to be consistent to some extent in the 30 m grid unit and the slope unit. 展开更多
关键词 landslide susceptibility prediction Uncertainty analysis Study areas scales Mapping unit scales Slope units Random forest
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Landslide susceptibility assessment in Western Henan Province based on a comparison of conventional and ensemble machine learning 被引量:1
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作者 Wen-geng Cao Yu Fu +4 位作者 Qiu-yao Dong Hai-gang Wang Yu Ren Ze-yan Li Yue-ying Du 《China Geology》 CAS CSCD 2023年第3期409-419,共11页
Landslide is a serious natural disaster next only to earthquake and flood,which will cause a great threat to people’s lives and property safety.The traditional research of landslide disaster based on experience-drive... Landslide is a serious natural disaster next only to earthquake and flood,which will cause a great threat to people’s lives and property safety.The traditional research of landslide disaster based on experience-driven or statistical model and its assessment results are subjective,difficult to quantify,and no pertinence.As a new research method for landslide susceptibility assessment,machine learning can greatly improve the landslide susceptibility model’s accuracy by constructing statistical models.Taking Western Henan for example,the study selected 16 landslide influencing factors such as topography,geological environment,hydrological conditions,and human activities,and 11 landslide factors with the most significant influence on the landslide were selected by the recursive feature elimination(RFE)method.Five machine learning methods[Support Vector Machines(SVM),Logistic Regression(LR),Random Forest(RF),Extreme Gradient Boosting(XGBoost),and Linear Discriminant Analysis(LDA)]were used to construct the spatial distribution model of landslide susceptibility.The models were evaluated by the receiver operating characteristic curve and statistical index.After analysis and comparison,the XGBoost model(AUC 0.8759)performed the best and was suitable for dealing with regression problems.The model had a high adaptability to landslide data.According to the landslide susceptibility map of the five models,the overall distribution can be observed.The extremely high and high susceptibility areas are distributed in the Funiu Mountain range in the southwest,the Xiaoshan Mountain range in the west,and the Yellow River Basin in the north.These areas have large terrain fluctuations,complicated geological structural environments and frequent human engineering activities.The extremely high and highly prone areas were 12043.3 km^(2)and 3087.45 km^(2),accounting for 47.61%and 12.20%of the total area of the study area,respectively.Our study reflects the distribution of landslide susceptibility in western Henan Province,which provides a scientific basis for regional disaster warning,prediction,and resource protection.The study has important practical significance for subsequent landslide disaster management. 展开更多
关键词 landslide susceptibility model Risk assessment Machine learning Support vector machines Logistic regression Random forest Extreme gradient boosting Linear discriminant analysis Ensemble modeling Factor analysis Geological disaster survey engineering Middle mountain area Yellow River Basin
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考虑InSAR形变速率的区域滑坡易发性评价
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作者 孙焱焱 朱纪朋 +2 位作者 郭国 王鹏 潘征 《自然灾害学报》 CSCD 北大核心 2024年第3期178-190,共13页
以巴东县主城区为研究对象,从地形、地质、人文和人类工程活动四个方面选取了14个静态滑坡因子,并采用时序InSAR技术提取了研究区地表形变速率作为动态滑坡因子。为消除不同滑坡因子间的量纲差异,在ArcGIS平台对滑坡因子进行分级并计算... 以巴东县主城区为研究对象,从地形、地质、人文和人类工程活动四个方面选取了14个静态滑坡因子,并采用时序InSAR技术提取了研究区地表形变速率作为动态滑坡因子。为消除不同滑坡因子间的量纲差异,在ArcGIS平台对滑坡因子进行分级并计算了各等级频率比(frequency ratio,FR),与滑坡点进行空间关联,从而构建了滑坡易发性评价数据集。此外,建立滑坡易发性随机森林评价模型,开展了模型精度分析,并比较了有无形变因子情况下的滑坡易发性评价结果。结果表明,引入地表形变因子时模型的AUC值由0.86提高至0.87,且易发性分区结果更加合理。巴东县城区的滑坡高易发区域主要集中于河流沿岸地区,低易发区域主要分布在离河流较远,植被茂密,海拔较高的区域。通过对典型滑坡进行形变速率时序分析,发现其随着时间发生缓慢变形,具有动态变化特征,需要加强监测。文中所提供的滑坡易发性评价方法可为区域发展提供指导,并为相关研究提供新的思路。 展开更多
关键词 滑坡易发性评价 inSAR形变速率 随机森林 ARCGIS 巴东县城区
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An Optimized Random Forest Model and Its Generalization Ability in Landslide Susceptibility Mapping:Application in Two Areas of Three Gorges Reservoir,China 被引量:14
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作者 Deliang Sun Jiahui Xu +1 位作者 Haijia Wen Yue Wang 《Journal of Earth Science》 SCIE CAS CSCD 2020年第6期1068-1086,共19页
Numerous researches have been published on the application of landslide susceptibility assessment models;however,they were only applied in the same areas as the models were originated,the effect of applying the models... Numerous researches have been published on the application of landslide susceptibility assessment models;however,they were only applied in the same areas as the models were originated,the effect of applying the models to other areas than the origin of the models has not been explored.This study is purposed to develop an optimized random forest(RF)model with best ratios of positive-to-negative cells and 10-fold cross-validation for landslide susceptibility mapping(LSM),and then explore its generalization ability not only in the area where the model is originated but also in area other than the origin of the model.Two typical counties(Fengjie County and Wushan County)in the Three Gorges Reservoir area,China,which have the same terrain and geological conditions,were selected as an example.To begin with,landslide inventory was prepared based on field investigations,satellite images,and historical records,and 1522 landslides were then identified in Fengjie County.22 landslide-conditioning factors under the influence of topography,geology,environmental conditions,and human activities were prepared.Then,combined with 10-fold cross-validation,three typical ratios of positive-to-negative cells,i.e.,1:1,1:5,and 1:10,were adopted for comparative analyses.An optimized RF model(Fengjie-based model)with the best ratios of positive-to-negative cells and 10-fold cross-validation was constructed.Finally,the Fengjie-based model was applied to Fengjie County and Wushan County,and the confusion matrix and area under the receiver operating characteristic(ROC)curve value(AUC)were used to estimate the accuracy.The Fengjie-based model delivered high stability and predictive capability in Fengjie County,indicating a great generalization ability of the model to the area where the model is originated.The LSM in Wushan County generated by the Fengjie-based model had a reasonable reference value,indicating the Fengjiebased model had a great generalization ability in area other than the origin of the model.The Fengjiebased model in this study could be applied in other similar areas/countries with the same terrain and geological conditions,and a LSM may be generated without collecting landslide information for modeling,so as to reduce workload and improve efficiency in practice. 展开更多
关键词 landslide susceptibility mapping generalization ability random forest Three Gorges Reservoir area 10-fold cross-validation
原文传递
基于Sentinel-2A遥感影像的潍坊市冬小麦种植面积提取研究 被引量:9
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作者 孙逸飞 柳平增 +3 位作者 张艳 宋长青 张大雷 马学文 《中国农机化学报》 北大核心 2022年第7期98-105,共8页
为准确、高效、自动化的提取大尺度范围冬小麦种植面积,利用Sentinel-2A卫星影像进行试验,提出一种基于中等分辨率影像的面向对象结合深度学习的遥感冬小麦提取方法。利用面向对象分类法和随机森林分类算法对2021年潍坊市冬小麦种植面... 为准确、高效、自动化的提取大尺度范围冬小麦种植面积,利用Sentinel-2A卫星影像进行试验,提出一种基于中等分辨率影像的面向对象结合深度学习的遥感冬小麦提取方法。利用面向对象分类法和随机森林分类算法对2021年潍坊市冬小麦种植面积及种植区域进行提取和结果对比,证明面向对象分类法在提取冬小麦种植面积时的可行性和有效性。此外,利用面向对象方法得到的二值分类图像作为标签图像,基于TensorFlow框架,利用U-Net构建深度学习神经网络模型,使用训练得到最优模型提取2017—2021年潍坊市冬小麦种植面积。使用实地调查数据对分类结果进行精度验证,并对潍坊市近五年冬小麦种植面积进行年际变化分析。该分类方法的总体分类精度达93.1%,Kappa系数为0.91。本研究方法可为大范围的冬小麦种植指导和农业结构调整提供科学、可靠的依据。 展开更多
关键词 Sentinel-2A 冬小麦 面向对象 随机森林 深度学习 面积提取
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基于Sentinel-2A影像的县域冬小麦种植面积遥感监测 被引量:8
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作者 王蓉 冯美臣 +1 位作者 杨武德 张美俊 《山西农业科学》 2019年第5期854-860,共7页
小麦种植面积遥感监测是小麦估产的基本要素,准确而及时地提取不同灌溉类型冬小麦种植面积及其空间分布信息可为冬小麦长势监测以及产量评估提供科学依据。以山西省闻喜县冬小麦为研究对象,以Sentinel-2A影像为基础数据源,选择主成分(P... 小麦种植面积遥感监测是小麦估产的基本要素,准确而及时地提取不同灌溉类型冬小麦种植面积及其空间分布信息可为冬小麦长势监测以及产量评估提供科学依据。以山西省闻喜县冬小麦为研究对象,以Sentinel-2A影像为基础数据源,选择主成分(PCA)、红边归一化植被指数(RENDVI)、纹理特征等3个特征变量,结合实地调查样本点,采用随机森林算法,提取冬小麦种植面积,并结合数字高程模型(DEM)提取雨养区和灌溉区冬小麦种植面积。结果表明,Sentinel-2A遥感数据适合作为县域尺度冬小麦监测的数据源;主成分分析、纹理特征和RENDVI的引入可以提高单时相遥感影像对县域冬小麦分类的识别能力;随机森林算法和数字高程模型结合可以实现雨养区和灌溉区冬小麦种植面积的提取。 展开更多
关键词 Sentinel-2A 随机森林算法 冬小麦 面积提取
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基于多源数据与随机森林方法的城市建成区提取——以郑州市为例 被引量:2
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作者 杨杰 林敬娜 程钢 《测绘工程》 2024年第2期8-17,共10页
基于夜间灯光数据的阈值分割法在城镇建成区提取研究中被广泛应用,但由于夜间灯光数据分辨率低、灯光溢出和阈值分割法无法顾及区域差异等问题,一定程度上影响了该方法的提取精度。以郑州市为例,以LJ1-01与NPP/VIIRS两种夜间灯光影像为... 基于夜间灯光数据的阈值分割法在城镇建成区提取研究中被广泛应用,但由于夜间灯光数据分辨率低、灯光溢出和阈值分割法无法顾及区域差异等问题,一定程度上影响了该方法的提取精度。以郑州市为例,以LJ1-01与NPP/VIIRS两种夜间灯光影像为主要数据源,结合Landsat8中分辨率遥感影像、网络城市兴趣点(POI)及路网数据,利用随机森林分类方法对郑州市2018年建成区进行提取,参考土地利用数据,对RF分类法与NTL、VANUI、BANUI、PANUI、RANUI指数等阈值法进行对比实验和精度评价,评估基于多源数据的随机森林分类方法在城市建成区提取中的优势。实验表明,RF比阈值法提取的建成区更接近真实建成区且提取精度更高,具有更好适用性;LJ1-01数据提取的效果和精度总体优于NPP/VIIRS数据;在采用RF分类时,各类特征的重要性在不同夜光数据源中表现差异较大。 展开更多
关键词 建成区提取 多源数据 随机森林 阈值
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基于神经网络算法的Sentinel-2数据的灌溉面积提取
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作者 杨文博 刘春秀 《节水灌溉》 北大核心 2023年第5期67-74,共8页
在灌区用水管理中,灌溉面积及其空间分布信息非常重要。传统的灌溉面积提取手段耗费大量的人力物力和时间,已经不能满足灌区的现代化管理。自遥感技术应用于灌溉面积提取以来,经过几十年的发展,已经有很多的研究成果。但现今在应用于灌... 在灌区用水管理中,灌溉面积及其空间分布信息非常重要。传统的灌溉面积提取手段耗费大量的人力物力和时间,已经不能满足灌区的现代化管理。自遥感技术应用于灌溉面积提取以来,经过几十年的发展,已经有很多的研究成果。但现今在应用于灌溉面积提取的遥感技术中,前沿的方法多数采用多个传感器数据或长时间序列的数据,且往往针对某一特定的区域,很难具体的应用在实际的灌区工作中。为了在灌区管理的实际应用中准确高效地提取灌溉面积和分布,开展了一种基于光学卫星多时相差值数据的神经网络算法的灌溉面积提取技术研究。以山东省淄博市桓台县的试验田为研究区域,首先利用随机森林对Sentinel-2卫星数据的所有波段以及一些与土壤水含量以及植被相关的指数进行重要性排序,不同地区的地情下重要性排序结果也不同,所以利用重要性排序可以快速的获取适合此地区的波段以及指数的组合。选取重要性较高的波段或指数作为神经网络模型输入层进行灌溉面积提取。然后根据实际样本田的数据对提取结果进行检验,所得到的总体灌溉面积提取精度达到了76.7%。Kappa系数为0.74。此外,对研究区域进行植被覆盖度分级,并分析了在不同植被覆盖度下的灌溉面积提取结果精度变化。其中,在中等和较高的植被覆盖度地区具有更高的精度。研究区大部分地区为农业地区,作物以冬小麦和夏玉米为主,使用数据为3月中下旬卫星影像,研究区此时期植被覆盖度较高,符合在此地情下进行灌溉面积提取在中等和较高植被覆盖度地区具有更高精度的结果。基于神经网络的多时相光学卫星数据差值提取灌溉面积研究可以在不同地区的地情下通过重要性排序获取适合该研究区波段的组合,得到更高的灌溉面积提取结果精度。 展开更多
关键词 神经网络 Sentinel-2 灌溉面积提取 随机森林 多时相差值 植被覆盖度分级
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基于不同评价单元的三峡库区滑坡易发性对比——以重庆市云阳县为例 被引量:1
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作者 安雪莲 密长林 +4 位作者 孙德亮 文海家 李晓琴 辜庆渝 丁悦凯 《吉林大学学报(地球科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1629-1644,共16页
为探究不同评价单元对区域滑坡易发性评估的影响,基于网格单元与斜坡单元对三峡库区典型县域重庆市云阳县开展了滑坡易发性研究。首先选取高程、坡度、曲率等22个评价因子,根据研究区988个历史滑坡数据,通过30 m×30 m的栅格数据提... 为探究不同评价单元对区域滑坡易发性评估的影响,基于网格单元与斜坡单元对三峡库区典型县域重庆市云阳县开展了滑坡易发性研究。首先选取高程、坡度、曲率等22个评价因子,根据研究区988个历史滑坡数据,通过30 m×30 m的栅格数据提取斜坡单元,并基于网格单元及斜坡单元分别建立22个滑坡影响因子地理空间数据库;然后利用随机森林与贝叶斯优化算法来构建滑坡易发性模型,对研究区滑坡进行易发性评估;最后结合ROC(受试者工作特征)曲线与混淆矩阵结果检验评价单元的易发性模型预测精度。结果表明:易发性评估的结果可划分为低、较低、中、较高、高5个等级;基于网格单元的滑坡易发性模型中,高程、与道路距离、坡度这3个因子对滑坡发生的贡献率大,基于斜坡单元的模型中,I_(NDV)(归一化植被指数)、剖面曲率、平面曲率这3个因子对滑坡发生的贡献率大,并且2个模型的滑坡密度均随着滑坡易发性等级的升高而变大;与网格单元相比,斜坡单元能更好地解释地形间的联系,以斜坡单元(AUC=0.744)为最小评价单元的滑坡易发性模型比网格单元(AUC=0.714)精度更高。 展开更多
关键词 滑坡 滑坡评价单元 斜坡单元 网格单元 滑坡易发性 随机森林 三峡库区 重庆市云阳县
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基于特征优选和机器学习的第四系空间信息提取研究
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作者 李清清 黄海峰 +6 位作者 张瑞 易武 周红 邓志勇 董志鸿 柳青 易庆林 《水利水电技术(中英文)》 北大核心 2024年第5期157-169,共13页
【目的】第四系土体是土质滑坡的主要物源,其分布及厚度是开展土质滑坡隐患识别的重要基础。随着机器学习技术的兴起,图像分类技术与人工智能算法结合已成为遥感识别的主流。【方法】以三峡库首秭归向斜盆地为研究区,以Landsat-8影像为... 【目的】第四系土体是土质滑坡的主要物源,其分布及厚度是开展土质滑坡隐患识别的重要基础。随着机器学习技术的兴起,图像分类技术与人工智能算法结合已成为遥感识别的主流。【方法】以三峡库首秭归向斜盆地为研究区,以Landsat-8影像为基础数据源,以区内现有土质滑坡数据构建样本,采用机器学习软件EnMAP-Box,建立第四系厚度及空间分布信息的随机森林分类模型,筛选出用于识别第四系土体厚度的最优特征子集,得出第四系相对厚度空间分布。【结果】结果表明:Landsat-8遥感影像的光谱特征、主成分、植被指数、湿度、坡度、绿度、均值等与第四系厚度具有强相关性,可作为识别第四系土体厚度的重要特征因子;随机森林模型能有效识别第四系土体厚度信息,且对岩质区提取精度较高;经实地调查验证,模型性能均衡,预测结果合理,可用于多植被中低山区环境的第四系识别。【结论】研究成果可为土质滑坡隐患识别和风险防控提供重要数据支撑。 展开更多
关键词 第四系土体 滑坡 相对厚度 机器学习 空间信息提取 三峡库首
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基于机器学习的湖北省巴东县滑坡易发性评价
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作者 蒋根 肖诗荣 +1 位作者 杨璇喆 马思哲 《水利水电快报》 2024年第11期48-55,共8页
为开展湖北省巴东县滑坡灾害防治,针对该区域进行滑坡易发性评价。在分析滑坡灾害与地形地貌、基础地质、水文环境、人类工程活动等相关因子统计关系的基础上,采用支持向量机(SVM)、高斯朴素贝叶斯(GNB)和随机森林(RF)3种机器学习模型... 为开展湖北省巴东县滑坡灾害防治,针对该区域进行滑坡易发性评价。在分析滑坡灾害与地形地貌、基础地质、水文环境、人类工程活动等相关因子统计关系的基础上,采用支持向量机(SVM)、高斯朴素贝叶斯(GNB)和随机森林(RF)3种机器学习模型对巴东县滑坡灾害进行易发性评价,并通过ROC曲线精度分析方法对比分析3种模型的评价结果。结果表明:①RF模型滑坡易发性评价结果的精度更高,更符合巴东县滑坡灾害实际情况;②巴东县滑坡极高易发区和高易发区面积约占巴东县总面积的26.3%,中等易发性面积约占巴东县总面积的24.5%,低易发区和极低易发区面积约占巴东县总面积的49.2%;③地层岩性、水库缓冲区、道路缓冲区、坡度、水系缓冲区、土地利用类型和断层缓冲区是研究区中较为重要的7个因素,其中地层岩性是控制因素,水库缓冲区和道路缓冲区是主要影响因素,因而滑坡极高、高易发区主要分布在长江、清江两岸及其支流地带、道路两侧和切坡建房附近。研究成果可为巴东县防灾减灾、合理规划土地资源以及同类研究提供参考。 展开更多
关键词 滑坡易发性 机器学习 支持向量机 高斯朴素贝叶斯 随机森林 巴东县 三峡库区
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基于随机森林赋权信息量的区域滑坡易发性评价—以三峡库区秭归至巴东段为例
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作者 马敏 王江立 +1 位作者 陈琦 李景富 《华南地质》 CAS 2024年第4期749-763,共15页
在滑坡易发性评价研究中,常规的信息量模型通常将不同评价指标的信息量进行简单累加,而没有重视各评价指标间的权重差异,导致易发性分区结果不精确。本文以三峡库区秭归至巴东段为例,提出了一种基于随机森林赋权信息量的滑坡灾害易发性... 在滑坡易发性评价研究中,常规的信息量模型通常将不同评价指标的信息量进行简单累加,而没有重视各评价指标间的权重差异,导致易发性分区结果不精确。本文以三峡库区秭归至巴东段为例,提出了一种基于随机森林赋权信息量的滑坡灾害易发性评价方法,以求提高评价精度。首先利用因子特征分析方法确定滑坡评价因子,接着运用随机森林模型确定各评价因子的权重,然后将权重与信息量模型融合,通过将评价因子信息量加权叠加的方法得到更准确的易发性评价结果。通过统计指标和ROC曲线对两个模型进行了分析和评估。结果显示,传统信息量模型和基于随机森林赋权的信息量模型在测试集的ROC曲线下面积(AUC)分别为0.778和0.855,确定随机森林赋权信息量的方法对传统信息量方法起到了优化作用,该方法为滑坡灾害风险评估提供了新的思路。 展开更多
关键词 滑坡 随机森林模型 信息量模型 易发性评价 三峡库区秭归至巴东段
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基于多源遥感数据的森林火灾损失评估
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作者 戴维序 朱涛 +2 位作者 吴桐 朱英杰 陈克文 《科技创新与应用》 2024年第24期10-14,共5页
利用遥感技术进行森林火灾面积的提取是一种高效、快速的方法。通过分析卫星或无人机获取的遥感影像,可以准确地识别和量化受火灾影响的区域。该研究采用多源、多时相的遥感数据,结合归一化燃烧指数(NDVI)和变化检测算法,对江西省赣州市... 利用遥感技术进行森林火灾面积的提取是一种高效、快速的方法。通过分析卫星或无人机获取的遥感影像,可以准确地识别和量化受火灾影响的区域。该研究采用多源、多时相的遥感数据,结合归一化燃烧指数(NDVI)和变化检测算法,对江西省赣州市2022年“10·17”大火前后的影像进行处理和分析,提取火灾烧毁区域的边界。通过对比分析,计算受火灾影响的面积,并评估火灾的严重程度。 展开更多
关键词 遥感数据 森林火灾 面积提取 归一化燃烧指数 变化检测
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基于随机森林-特征递归消除模型的可解释性缓丘岭谷地貌滑坡易发性评价 被引量:5
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作者 孙德亮 陈丹璐 +3 位作者 密长林 陈星宇 密士文 李晓琴 《地质力学学报》 CSCD 北大核心 2023年第2期202-219,共18页
研究旨在基于随机森林-特征递归消除模型,通过SHAP算法(SHapley Additive exPlanation,SHAP)与部分依赖图(Partial Dependence Plot,PDP)对缓丘岭谷地貌区域进行滑坡易发性评价与内部机制解释,以期为地质灾害防治研究提供参考。利用优... 研究旨在基于随机森林-特征递归消除模型,通过SHAP算法(SHapley Additive exPlanation,SHAP)与部分依赖图(Partial Dependence Plot,PDP)对缓丘岭谷地貌区域进行滑坡易发性评价与内部机制解释,以期为地质灾害防治研究提供参考。利用优化随机森林算法对典型缓丘岭谷地区滑坡易发性进行研究,建立缓丘岭谷滑坡易发性评价模型;利用特征递归消除算法剔除噪声因子,选取地形地貌、地质构造、环境条件、人类活动5个类型16个因子构建重庆合川区滑坡致灾因子数据库;结合合川区754个历史滑坡点,利用随机森林算法对因子重要性进行排序,并根据专家经验法对研究区的滑坡易发性进行划分,将研究区的滑坡易发性分为极低、低、中、高、极高5个等级;应用部分依赖图对合川区滑坡发生影响大的因子进行解释和SHAP算法对个体滑坡进行局部解释。结果表明:与原模型相比,随机森林-特征递归消除模型测试集AUC值提高了0.019,证明了特征递归消除算法的有效性;训练集以及测试集的AUC值分别为0.769、0.755,具有较高的预测精度;缓丘缓坡地区在起伏较大地区滑坡密度较大,历史滑坡多集中于高易发地区;滑坡的空间分布具有不均匀性与复杂性,各致灾因子对滑坡发生的影响有着明显的区域特征与空间异质性,在缓坡丘陵地区多年平均降雨、高程、岩性3个因子对滑坡发生的影响最大;由SHAP算法对合川白塔坪上山公路滑坡事件进行解释,岩性与高程对滑坡起抑制作用,起伏度、坡度、归一化植被指数(NDVI)与POI核密度促进滑坡发生。综上所述,基于随机森林-特征递归消除模型在缓丘岭谷区滑坡易发性评价中具有较高的准确性,通过部分依赖图与SHAP算法对全局滑坡与个体滑坡发生的内在机理进行解释分析,有利于构建与完善不同地貌环境下滑坡易发性评价因子体系并探究滑坡内部决策机理,可为区域滑坡易发性评估与地质灾害防治提供参考。 展开更多
关键词 滑坡易发性区划 随机森林算法 缓丘岭谷区 特征递归消除算法 部分依赖图 SHAP算法
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基于深度学习和持续同调的LiDAR林下滑坡提取
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作者 贺跃光 姜风航 +2 位作者 苗则朗 包志轩 易南洲 《矿冶工程》 CAS 北大核心 2023年第5期32-36,共5页
为了从森林覆盖区获取林下滑坡信息,采用LiDAR点云技术构建高分辨率数字地形模型,结合Res-Unet网络和持续同调理论提取林下滑坡信息。选取美国华盛顿州风河实验林作为研究区,选择其中3个区域进行定量分析,经计算,区域内提取滑坡信息的... 为了从森林覆盖区获取林下滑坡信息,采用LiDAR点云技术构建高分辨率数字地形模型,结合Res-Unet网络和持续同调理论提取林下滑坡信息。选取美国华盛顿州风河实验林作为研究区,选择其中3个区域进行定量分析,经计算,区域内提取滑坡信息的准确度均值为79.7%,召回率均值为70.2%,F1均值为65.5%,表明基于Res-Unet和持续同调的提取方法能够准确识别研究区内大部分滑坡;基于深度学习和持续同调的林下滑坡提取方法引入持续同调方法到滑坡提取领域,并与深度学习相结合,弥补了传统遥感方法在植被覆盖区滑坡提取效果方面的不足,可为滑坡分析提供有力的技术支持。 展开更多
关键词 点云数据 滑坡 数字地形模型 深度学习 持续同调 林下滑坡提取
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基于遥感的广西甘蔗种植面积提取及长势监测 被引量:13
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作者 谢鑫昌 杨云川 +4 位作者 田忆 廖丽萍 莫崇勋 韦钧培 周津羽 《中国生态农业学报(中英文)》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期410-422,共13页
广西是我国最大的甘蔗种植和蔗糖产业基地,但长期受自然灾害影响甘蔗单产产量不高,及时获取其多年种植面积与长势的时空动态信息,可为区域甘蔗种植优化、灾害风险管理及蔗糖产业结构调整等提供重要科学支撑。首先,基于LANDSAT8OLI遥感... 广西是我国最大的甘蔗种植和蔗糖产业基地,但长期受自然灾害影响甘蔗单产产量不高,及时获取其多年种植面积与长势的时空动态信息,可为区域甘蔗种植优化、灾害风险管理及蔗糖产业结构调整等提供重要科学支撑。首先,基于LANDSAT8OLI遥感影像的6-5-2优化波段组合,引入NDVI、DEM等辅助识别特征变量,采用随机森林分类法进行多时相连续解译,并借助Google Earth高清遥感影像比对修正,获得了高精度的2014—2018年广西甘蔗种植面积分布;其次,基于MODIS-NDVI数据,构建长势差值监测模型,实现了近5年广西甘蔗茎伸期长势动态监测。结果表明:1)本文解译方法效果良好,广西甘蔗种植面积的总体分类精度高于92%,Kappa系数均大于0.8,面积相对误差5年均值为-10.7%。2)2014—2018年,广西甘蔗种植面积呈"前期急减,后期缓增"的变化趋势;主要种植区以崇左、南宁及来宾市为主,全区种植面积呈局部成片集聚、总体破碎分散的分布格局,并与研究区地形地貌、土壤类型、河流水系分布等下垫面环境要素密切相关。3)NDVI差值模型能清晰反映广西甘蔗茎伸期长势的年际和年内的时空变化特征,各年度内的甘蔗长势在好、正常、差等状态间交替转变频繁。上述成果可为揭示广西甘蔗对区域气候变化、旱涝交替及下垫面水土墒情动态的响应机制,开展区域甘蔗种植结构优化及其资源利用效率评估等奠定科学基础。 展开更多
关键词 遥感 甘蔗 面积提取 随机森林 长势监测
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基于随机森林的绿洲典型湿地信息提取 被引量:4
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作者 顾峰 丁建丽 +1 位作者 王敬哲 葛翔宇 《中国农村水利水电》 北大核心 2019年第6期44-50,55,共8页
以塔里木河边缘的渭-库绿洲(渭干河-库车河绿洲)为研究区,采用在特征选择和分类提取方面具有明显优势的随机森林算法,对研究区内的湿地信息进行提取。基于多时相、光谱信息丰富的Landsat8 OLI数据生成包括光谱特征、植被和水体指数、盐... 以塔里木河边缘的渭-库绿洲(渭干河-库车河绿洲)为研究区,采用在特征选择和分类提取方面具有明显优势的随机森林算法,对研究区内的湿地信息进行提取。基于多时相、光谱信息丰富的Landsat8 OLI数据生成包括光谱特征、植被和水体指数、盐分指数、纹理信息在内的4种特征变量;根据以上特征设计6种不同的提取方案,对绿洲内部的干旱区湿地信息进行提取并验证不同方案的提取精度,旨在选取最佳方案提高湿地信息提取的精度。结果表明:①多种特征变量的有效组合是提高湿地信息提取精度的关键,就不同特征对湿地信息提取的贡献度而言,光谱特征>植被和水体指数>纹理特征>盐分指数;②基于随机森林算法优选的特征变量提取速度最快,效果最佳,总体精度为90.09%,Kappa系数为0.882 5。提取方法在挖掘特征变量的同时,保证了湿地信息提取的准确性,提高了运行效率。湿地提取结果对当地绿洲制定科学的水肥管理措施及进行干旱状况评估具有一定的现实意义。 展开更多
关键词 干旱区湿地 信息提取 随机森林 特征选择 盐分指数
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基于RF-EWM的滑坡易发性与城镇化耦合协调性研究 被引量:4
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作者 何清芸 牟凤云 +2 位作者 黄淇 陈建坤 李云燕 《人民长江》 北大核心 2023年第3期111-116,共6页
为了定量化揭示滑坡与城镇发展水平的内在规律,促进城镇高质量发展,选取指标构建滑坡易发性与城镇发展水平评价体系,基于RF-EWM和耦合协调度模型进行2015~2019年重庆市中心城区滑坡易发性、城镇发展水平时空分布分析和耦合协调性分析。... 为了定量化揭示滑坡与城镇发展水平的内在规律,促进城镇高质量发展,选取指标构建滑坡易发性与城镇发展水平评价体系,基于RF-EWM和耦合协调度模型进行2015~2019年重庆市中心城区滑坡易发性、城镇发展水平时空分布分析和耦合协调性分析。结果表明:①重庆市中心城区滑坡易发性及区域滑坡易发性差异整体上呈下降趋势。②2015年和2019年重庆市中心城区除渝中区外其余8个区城镇发展水平均低于0.4,区域间城镇发展水平差异大。③2015年和2019年重庆市城镇发展水平与滑坡易发性之间耦合度均高于0.5,相互作用关系强;耦合协调度均高于0.4,处于协调阶段;大渡口区、九龙坡区、北碚区和巴南区等地区耦合协调度呈降低的趋势。研究结果可为重庆市滑坡防治及城市发展工作提供参考。 展开更多
关键词 滑坡易发性 城镇发展水平 耦合协调度 随机森林 重庆市中心城区
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基于区域亮度矫正的番茄成熟度定量分级方法 被引量:2
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作者 张钟莉莉 何婷婷 +3 位作者 李志伟 史凯丽 刘长斌 郑文刚 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期195-204,共10页
针对现有番茄成熟度分级标准不统一,泛化性有待提高等问题,该研究提出一种基于区域亮度矫正的果面红色着色区域提取的方法。采用R-G法增强番茄表面的红色区域,利用Otsu分割方法提取表面着色区域,判断各着色区域的轮廓树结构以计算着色... 针对现有番茄成熟度分级标准不统一,泛化性有待提高等问题,该研究提出一种基于区域亮度矫正的果面红色着色区域提取的方法。采用R-G法增强番茄表面的红色区域,利用Otsu分割方法提取表面着色区域,判断各着色区域的轮廓树结构以计算着色区域面积占图像总面积的比例作为主要特征,构建多因子融合的随机森林模型以实现番茄成熟度的量化分级。同时,利用基于局部亮度均衡的图像快速修复方法以解决光照变化导致的番茄表面高亮度反射问题。结果表明:以番茄表面着色面积比成熟度评价指标的分级平均正确率为92.96%,相比传统颜色矩和颜色直方图作为评价指标时的分级准确率提高了6.53和20.6个百分点。高亮区域领域像素加权替代法可对番茄高亮区域亮度实现有效矫正,矫正后的未熟、半熟和成熟番茄图像的果面着色区域面积占番茄图像总面积的比例较矫正前提高了0.06、0.15和0.11,分级准确率分别提高了17.24、11.47和4.69个百分点。研究可为番茄成熟度的定量性分级提供决策基础。 展开更多
关键词 随机森林 像素 番茄成熟度 亮度矫正 红色着色区域提取
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基于高分遥感时序多特征差异的粤北地区水田提取 被引量:1
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作者 王卫 朱明帮 +2 位作者 陈晓远 胡月明 林昌华 《西南农业学报》 CSCD 北大核心 2021年第10期2223-2230,共8页
【目的】耕地信息的提取和变化监测是遥感应用研究的热点之一,粤北地区是广东省主要的粮食基地,是业务管理部门进行耕地变化监测的重点地区。【方法】本文利用高分2号和哨兵2号遥感影像,结合研究区晚稻的物候期,通过提取植被指数、湿度... 【目的】耕地信息的提取和变化监测是遥感应用研究的热点之一,粤北地区是广东省主要的粮食基地,是业务管理部门进行耕地变化监测的重点地区。【方法】本文利用高分2号和哨兵2号遥感影像,结合研究区晚稻的物候期,通过提取植被指数、湿度指数、亮度指数、色彩指数并结合纹理特征进行多尺度分割,构建水田提取的多特征时序图像,运用随机森林法分别对晚稻生长期影像、晚稻收割后影像、时序指数差值图像和时序多特征差异图像进行分类,提取水田的面积,并对结果进行评估。【结果】(1)水田的提取精度在时序多特征差异图像的最高为0.98,与晚稻播种的面积差异最小为240.05 hm^(2),基于时序多特征差异图像的水田提取效果最好;(2)指数特征的差异需要利用作物的关键物候特征,并结合影像的多尺度分割,提高水田提取的准确程度;(3)随机森林方法在高维特征的数据分类时,具有较快的运算速度和较高的分类精度。【结论】本文的研究是对高分辨遥感在耕地信息快速准确更新的方法探索,可为耕地管理业务提供技术支撑。 展开更多
关键词 水田提取 随机森林 时序多特征 物候差异 粤北地区
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