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Modeling the Spatial Distribution of Soil Heavy Metals Using Random Forest Model—A Case Study of Nairobi and Thirirka Rivers’ Confluence 被引量:1
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作者 Evans Omondi Mark Boitt 《Journal of Geographic Information System》 2020年第6期597-619,共23页
Modeling the spatial distribution of soil heavy metals is important in determining the safety of contaminated soils for agricultural use. This study utilized 60 topsoil samples (0 - 30 cm), multispectral images (Senti... Modeling the spatial distribution of soil heavy metals is important in determining the safety of contaminated soils for agricultural use. This study utilized 60 topsoil samples (0 - 30 cm), multispectral images (Sentinel-2), spectral indices, and ancillary data to model the spatial distribution of heavy metals in the soils along the Nairobi River. The model was generated using the Random Forest package in R. Using R2 to assess the prediction accuracy, the Random Forest model generated satisfactory results for all the elements. It also ranked the variables in order of their importance in the overall prediction. Spectral indices were the most important variables within the rankings. From the predicted topsoil maps, there were high concentrations of Cadmium on the easterly end of the river. Cadmium is an impurity in detergents, and this section is in close proximity to the Nairobi water sewerage plant, which could be a direct source of Cadmium. Some farms had Zinc levels which were above the World Health Organization recommended limit. The Random Forest model performed satisfactorily. However, the predictions can be improved further if the spatial resolutions of the various variables are increased and through the addition of more predictor variables. 展开更多
关键词 random forest Sentinel 2 Heavy Metals Spectral Indices spatial modeling
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中国农业净碳汇时空分异与影响因素演进分析 被引量:4
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作者 贯君 张少鹏 +1 位作者 任月 盛春光 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期1158-1170,共13页
在测算和分析2002~2021年中国省域农业净碳汇的时空格局变化基础上,利用随机森林模型识别关键影响因素及其非线性响应关系.结果表明:中国农业呈持续增长的碳盈余状态,净碳汇总量由2002年的22965.13万t增至2021年的49992.53万t,增幅达117... 在测算和分析2002~2021年中国省域农业净碳汇的时空格局变化基础上,利用随机森林模型识别关键影响因素及其非线性响应关系.结果表明:中国农业呈持续增长的碳盈余状态,净碳汇总量由2002年的22965.13万t增至2021年的49992.53万t,增幅达117.69%.多数省份实现碳中和并逐渐偏向高碳盈状态,净碳汇总量呈由东向西依次递减的分布格局,并存在高值集聚增多、低值集聚减少的向好趋势,20a间黑龙江、内蒙古、河南和山东净碳汇增加量超过2000万t,仅浙江、福建、海南、上海和北京净碳汇量下降.净碳汇强度的空间集聚和非均衡趋势明显,东北、中部和西南地区净碳汇强度较高,大部分省份的净碳汇强度处于0~1.5t C/万元间,仅黑龙江和吉林始终高于1.5t C/万元,而西藏和青海则为负值.灌溉条件、机械化秸秆还田、机械化免耕播种、粮食单产等因素的影响均具有非线性,受教育程度与净碳汇间呈“倒U型”,机械化水平具有显著抑制作用,其他因素呈波动的正向影响. 展开更多
关键词 农业净碳汇 时空分异 影响因素 随机森林模型 中国
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昌江流域土地利用冲突时空演变及关键影响因子探析 被引量:1
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作者 陈理庭 蔡海生 《生态与农村环境学报》 CSCD 北大核心 2024年第1期55-67,共13页
科学认知土地利用冲突的时空演变规律,揭示其关键影响因子的作用,对区域可持续发展具有重要意义。以水土资源矛盾明显的昌江流域为研究区,利用景观格局指数构建土地利用冲突量化模型,以反映流域内2000—2020年土地利用冲突空间位置及强... 科学认知土地利用冲突的时空演变规律,揭示其关键影响因子的作用,对区域可持续发展具有重要意义。以水土资源矛盾明显的昌江流域为研究区,利用景观格局指数构建土地利用冲突量化模型,以反映流域内2000—2020年土地利用冲突空间位置及强度变化,应用随机森林模型评判重要影响因子,以偏依赖关系图刻画影响因子对土地利用冲突强度变化的边际响应。结果显示:(1)2000—2020年昌江流域土地利用冲突总体处于基本可控状态,且高冲突值呈环绕城区、沿河流水系两侧分布的特点,城乡交错带成为冲突发生的主要空间单元,流域内对水资源的竞争矛盾突出,整体冲突强度大小表现为中游>下游>上游。(2)在影响因子中,距主要道路距离、人口密度等社会人为干扰及年均降水量、距主要水系距离等水资源条件对土地利用冲突强度变化起关键作用。(3)各影响因子与土地利用冲突强度之间呈非线性响应关系,人口的集聚效应、自然本底的约束性等是造成非线性响应的重要原因。昌江流域需要合理制定水资源配置方案,同时严格控制社会经济发展过快带来的城乡用地矛盾。 展开更多
关键词 土地利用冲突 时空演变 随机森林模型 驱动因子 昌江流域
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滇东喀斯特断陷盆地土壤有机碳空间分布特征及其关键影响因子
4
作者 李建付 黄志霖 +4 位作者 和成忠 姜昕 宋琳 刘佳鑫 陈利顶 《生态环境学报》 CSCD 北大核心 2024年第9期1339-1352,共14页
滇东喀斯特地区作为典型的生态脆弱区,土地石漠化和水土流失严重、景观空间异质性高,这些因素强烈影响着土壤性质和碳循环过程,为评估该地区土壤有机碳储量动态变化带来巨大困难。通过探究喀斯特地区土壤有机碳空间分布特征及其关键影... 滇东喀斯特地区作为典型的生态脆弱区,土地石漠化和水土流失严重、景观空间异质性高,这些因素强烈影响着土壤性质和碳循环过程,为评估该地区土壤有机碳储量动态变化带来巨大困难。通过探究喀斯特地区土壤有机碳空间分布特征及其关键影响因素,进而提升喀斯特土壤碳汇能力,对实现碳中和目标以及减缓全球气候变暖具有重要意义。基于滇东喀斯特地区典型区域土壤调查数据,利用地统计学方法、随机森林模型(RF)和SHAP解释方法(SHAP),分析了土壤有机碳空间分布特征和关键影响因子及其影响效应。结果表明,1)研究区表层土壤有机碳质量分数为1.45-56.0g·kg^(-1),变异系数为46.7%,空间变异较大。2)不同土地利用类型、土壤类型之间土壤有机碳含量差异显著(p<0.010),随着海拔上升,表层土壤有机碳含量呈现先下降后上升的趋势。3)土壤有机碳空间分布具有中等程度的空间自相关性(块金系数:48.4%),空间变异主要由总氮、总磷、降水量、海拔和pH主导,土壤氮、磷等关键因子解释了土壤有机碳88.5%的空间变异。4)关键影响因子对土壤有机碳的影响存在阈值或峰值效应。当总氮超过阈值点1.75g·kg^(-1)后,其对土壤有机碳的影响由负转正;总磷对土壤有机碳的正向贡献在1.50g·kg^(-1)左右时达到峰值,侧面证明了过度施磷肥并不能起到增加土壤肥力的作用,而可能会造成资源浪费和土地生态污染问题;海拔对土壤有机碳的正向贡献在1750 m左右时达到最大值;pH对土壤有机碳的正向贡献在4.45左右达到峰值。研究表明需要考虑关键因子的阈值或峰值效应,以便了解土壤有机碳积累的潜在过程。 展开更多
关键词 喀斯特断陷盆地 土壤有机碳 空间变异 随机森林模型 SHAP
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基于随机森林模型的旺业甸实验林场土壤全氮数字制图
5
作者 甄诚 王海燕 +4 位作者 雷相东 赵晗 董齐琪 崔雪 仇皓雷 《华中农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期249-257,共9页
为探究林场土壤全氮含量的空间分布特征及对环境因素的响应,以旺业甸实验林场为研究区,采用随机森林模型和Cubist模型建立了不同土层深度(0~10、10~30、30~50cm)土壤全氮含量与环境协变量(海拔、归一化植被指数、年平均降水量、年平均... 为探究林场土壤全氮含量的空间分布特征及对环境因素的响应,以旺业甸实验林场为研究区,采用随机森林模型和Cubist模型建立了不同土层深度(0~10、10~30、30~50cm)土壤全氮含量与环境协变量(海拔、归一化植被指数、年平均降水量、年平均气温、y坐标和坡向)之间的定量关系模型,对该区土壤全氮含量进行预测并制图,并分析了影响土壤全氮空间变异的控制性因素。研究结果显示:0~10、10~30、30~50cm土层实测全氮含量的均值分别为3.20、2.02、1.47g/kg,土壤全氮的平均含量随土层深度的增加而降低;3个土层深度土壤全氮预测随机森林模型的决定系数R2分别为0.59、0.42和0.39,均优于决定系数R2分别为0.56、0.38和0.34的Cubist模型,2种模型预测精度都随土层深度的增加而降低,各环境因素对土壤全氮空间分布的影响作用随土层深度的增加而减小;从随机森林模型土壤全氮预测图来看,不同土层深度土壤全氮含量均呈现西部、北部和中部低,西南、东南和东部高的空间格局,不确定性图显示随机森林模型预测土壤全氮含量分布具有较低的标准差;海拔对土壤全氮含量的影响最大,其他依次为:归一化植被指数>年平均降水量>年平均气温>y坐标>坡向。结果表明,随机森林模型可以作为有效预测该林场不同土层深度土壤全氮含量的方法。 展开更多
关键词 土壤全氮 随机森林模型 空间分布 土层深度 数字土壤制图
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宜昌市生境质量变化及其驱动机制研究
6
作者 李正膨 刘玉成 《天津农业科学》 CAS 2024年第7期60-66,共7页
为探究宜昌市生境质量变化的驱动机制,采用InVEST模型,对宜昌市1995—2020年生境质量的变化进行评估,并借助空间自相关模型、最小二乘法、地理加权回归模型、随机森林算法,深入探讨生境质量变化的驱动机制。结果表明,宜昌市的生境质量... 为探究宜昌市生境质量变化的驱动机制,采用InVEST模型,对宜昌市1995—2020年生境质量的变化进行评估,并借助空间自相关模型、最小二乘法、地理加权回归模型、随机森林算法,深入探讨生境质量变化的驱动机制。结果表明,宜昌市的生境质量总体呈现下降趋势,特别是在1995—2005年和2015—2020年,下降幅度明显。这一趋势主要受城市建设用地扩张、耕地转变和裸地增加等因素的驱动。生境质量在空间上的分布表现出明显的特征,即城市中心区域的生境质量较低,而周边山区的生境质量较高。这种空间分布的特征随着时间的推移变得更加显著,表明城市中心和周边山区之间的生境质量差异不断加大。驱动因素分析结果显示,自然地理因素(坡度和降水)对生境质量有着积极的影响,而社会经济因素(人口密度、夜间灯光指数和地区生产总值)与生境质量呈负相关关系,并且这些因素的影响随着城市化进程的加速而增强。在模型效能比较中,随机森林算法在拟合生境质量变化方面展现出较最小二乘法和地理加权回归模型更高的精确度。本文不仅为宜昌市的生态保护和恢复工作提供了科学依据,也为土地利用规划和生态扶贫政策的制定提供了实证参考。未来研究应进一步探索在城市化进程中如何实现经济发展与生态保护的有效平衡,并优化模型与算法,以提高生境质量变化预测和管理的准确性。 展开更多
关键词 宜昌市 生境质量 InVEST模型 空间统计 随机森林
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基于随机森林模型的合肥市主城区轨道交通站域空间活力与建成环境关联性测度
7
作者 方云皓 赵丽元 +1 位作者 顾康康 袁建峰 《地理科学》 CSSCI CSCD 北大核心 2024年第5期796-807,共12页
以合肥市主城区轨道交通站域为例,基于百度热力指数等多源数据分析其空间活力特征,采用随机森林模型测度地理区位、土地利用、功能设施、开发强度、交通便利度以及环境品质6个维度的建成环境要素与轨道交通站域空间活力的关联性。同时,... 以合肥市主城区轨道交通站域为例,基于百度热力指数等多源数据分析其空间活力特征,采用随机森林模型测度地理区位、土地利用、功能设施、开发强度、交通便利度以及环境品质6个维度的建成环境要素与轨道交通站域空间活力的关联性。同时,结合K-means聚类算法,划分轨道交通站域类型并识别典型站域存在问题,从而针对不同类型轨道交通站域提出空间活力优化策略。结果表明:①合肥市主城区轨道交通站域空间活力在时序上呈现“晚高峰高于早高峰,休息日晚高峰高于工作日晚高峰”特征,在空间上呈现“内高外低”由二环线向外逐渐递减的空间分异格局;②综合工作日与休息日早/晚/非高峰时段建成环境变量对轨道交通站域空间活力的相对重要性排序,由大到小依次为:功能设施>开发强度>地理区位>土地利用>交通便利度>环境品质;③合肥市主城区轨道交通站域可划分为成熟型、成长型、初熟型、孕育型4类,聚类特征明显,在空间上呈现“圈层结构”。其中,成熟型站域集聚分布在二环线内,成长型站域沿二环线呈环状分布,初熟型站域主要呈零散状分布在二环线外滨湖区与经开区,孕育型站域主要分布在二环线外城市各区,分布范围较广。研究旨在从建成环境视角为轨道交通站域空间活力提升与低碳交通策略提供政策启示。 展开更多
关键词 轨道交通站域 空间活力 建成环境 百度热力指数 随机森林模型
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湖北省生态系统服务价值动态变化及其影响因素演变 被引量:13
8
作者 郑晓豪 陈颖彪 +3 位作者 郑子豪 郭城 黄卓男 周泳诗 《生态环境学报》 CSCD 北大核心 2023年第1期195-206,共12页
把握生态系统服务价值(ESV)动态变化特征,厘清其主导因素的演变趋势,对于区域生态建设意义重大。基于2005、2010、2015和2019年的遥感解译数据,结合当量因子法和空间统计工具,分析了湖北省ESV的动态变化特征,利用随机森林模型识别ESV的... 把握生态系统服务价值(ESV)动态变化特征,厘清其主导因素的演变趋势,对于区域生态建设意义重大。基于2005、2010、2015和2019年的遥感解译数据,结合当量因子法和空间统计工具,分析了湖北省ESV的动态变化特征,利用随机森林模型识别ESV的主导因素,并运用时空地理加权回归(GTWR)模型对其主导因素的驱动作用进行探究。结果显示,(1)2005—2019年湖北省ESV整体减少124.31×10^(8)元,但是下降率由2005—2010年的1.14%缩减至2015—2019年的0.57%。历年ESV呈现“四周高中间低”的分布特征,研究期间有83.4%区域的ESV处于上下轻微波动的状态,空间分布较为稳定。(2)随机森林排序结果显示,社会经济因素对ESV的重要程度更高,自然因素次之。重要性排名前六位的分别是人类活动(60.16%)、净初级生产力(50.66%)、年降雨量(46.85%)、地区生产总值密度(34.00%)、人口密度(29.53%)和建设用地占比(29.36%),地形因素及年均温度排名相对较低。ESV主导因素重要性变化结果表明,研究时段内,除人类活动和降水等因素的重要性呈现下降趋势外,其他因素的重要性均有不同程度的上升。(3)不同区域ESV主导因素的作用强度和波动方向各不相同。其中,人类活动对ESV的驱动作用最强,呈现全局负相关,在鄂西最为明显;净初级生产力的正向影响区域主要集中在恩施州东部、宜昌市西部以及十堰市西部;年降雨量的负向影响在江汉平原逐渐稳定;人口密度和GDP密度在三峡和丹江口库区的波动方向于2010年后呈相背离趋势;建设用地占比的波动方向呈现明显的西正东负。研究结果可为湖北省制定针对性的生态保护政策提供参考,同时为生态与经济协调可持续发展提供理论依据。 展开更多
关键词 生态系统服务价值 时空演变 随机森林模型 影响因素 时空地理加权回归模型
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气候变暖对海州湾春季短蛸空间分布的潜在影响
9
作者 崔晏华 刘淑德 +4 位作者 徐宾铎 纪毓鹏 张崇良 任一平 薛莹 《中国海洋大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2023年第7期42-48,共7页
为了解气候变暖对海州湾短蛸(Octopus ocellatus)空间分布的潜在影响,本研究基于2011年和2013—2019年春季海州湾短蛸的渔业资源和栖息环境调查数据,采用随机森林(RF)模型构建了海州湾春季短蛸的空间分布模型,并根据联合国政府间气候变... 为了解气候变暖对海州湾短蛸(Octopus ocellatus)空间分布的潜在影响,本研究基于2011年和2013—2019年春季海州湾短蛸的渔业资源和栖息环境调查数据,采用随机森林(RF)模型构建了海州湾春季短蛸的空间分布模型,并根据联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)第六次评估报告中的数据,分析和预测了在SSP1-2.6、SSP2-4.5和SSP5-8.5三种气候变暖情景下海州湾春季短蛸资源分布区、分布重心及相对资源量的变化。研究显示,模型预测值与观测值之间的线性回归方程的斜率为0.86,截距为0.25,模型预测性能较好;模型分析表明,对短蛸空间分布影响最显著的环境因子是底层水温,其次是底层盐度、水深,影响最小的是离岸距离;在未来气候变暖的情景下,海州湾春季短蛸资源分布的高值区将进一步扩大,空间分布重心将向海州湾北部和东部迁移,相对资源量呈增长趋势。 展开更多
关键词 气候变暖 短蛸 海州湾 空间分布 随机森林模型
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福建省表层土壤有机碳密度空间分布及影响因素分析 被引量:10
10
作者 程金 黄文卿 +4 位作者 张世昌 张卫清 黄功标 张江周 吴良泉 《农业资源与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期805-816,共12页
为准确估算福建省表层土壤有机碳密度,确定其空间分布和影响因素,基于2016—2019年采集的4 350个表层土壤样本,利用地统计学方法与ArcGIS技术分析土壤有机碳密度空间分布,并通过随机森林模型分析影响土壤有机碳密度的重要因素。结果表明... 为准确估算福建省表层土壤有机碳密度,确定其空间分布和影响因素,基于2016—2019年采集的4 350个表层土壤样本,利用地统计学方法与ArcGIS技术分析土壤有机碳密度空间分布,并通过随机森林模型分析影响土壤有机碳密度的重要因素。结果表明:福建省表层土壤有机碳密度范围为0.03~14.68 kg·m^(-2),平均值为4.06 kg·m^(-2)。全省表层土壤有机碳密度在空间上聚集分布,具有中等程度空间自相关性,空间变异主要由结构性因素主导,呈现自南向北、从沿海向内陆山地逐渐升高的空间分布格局。降雨量、海拔、土壤质地和土壤pH是影响有机碳储量的主要因素,地貌类型、土壤类型和作物类型影响相对较弱,且随着化肥(磷肥和钾肥)施用量的增加,表层土壤有机碳密度显著降低。研究表明,福建省表层土壤有机碳密度不高,空间分布聚集,自然气候变化、地形因子和人类活动都会影响土壤有机碳密度,其中降雨量、海拔、土壤质地和土壤pH为主导因素。 展开更多
关键词 土壤有机碳密度 空间分布 驱动因子 随机森林模型
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空间关联随机森林模型结合Sentinel-2影像估算潍北地区裸土期土壤盐分 被引量:1
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作者 彭远新 王泽强 +2 位作者 周忠科 宋晓宁 徐夕博 《中国环境监测》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期243-252,共10页
土壤盐分含量(SSC)是评价土地退化和肥力水平的重要指标,实现SSC状态和空间分异的快速准确监测对区域环境的优化管理极为关键。选取潍北平原为研究区,野外采集233处土壤样品并获取同时相Sentinel-2多光谱影像,进一步将特征光谱波段和构... 土壤盐分含量(SSC)是评价土地退化和肥力水平的重要指标,实现SSC状态和空间分异的快速准确监测对区域环境的优化管理极为关键。选取潍北平原为研究区,野外采集233处土壤样品并获取同时相Sentinel-2多光谱影像,进一步将特征光谱波段和构建的最优光谱指数作为输入自变量,测试得到的SSC实测值为因变量,最后将空间关联函数引入到随机森林中去建立基于空间关联随机森林算法的SSC遥感估算模型,完成区域尺度上的SSC反演估算与空间制图。结果表明:影像的B3、B8和B11是SSC的特征波段,通过波段比值变换能够增强卫星光谱信号对SSC的吸收响应,筛选得到的最优光谱指数分别为RI_(34)(波段3和波段4的反射率比值)、RI_(711)(波段7和波段11的反射率比值)、ND_(611)(波段6和波段11的反射率归一化值)和D45(波段4和波段5的反射率差值);仅用特征波段或最优光谱指数来构建模型不能取得满意的SSC估算精度,空间关联随机森林模型的SSC估算精度要高于随机森林模型;在将上述特征波段和最优光谱指数共同输入空间关联随机森林遥感估算模型时,估算精度指标R2和相对分析误差RPD达到0.89和2.04,对比随机森林模型精度分别提升了28.99%和53.40%,能够较准确地完成区域SSC的估算制图;SSC在空间分布上中部略高于南部和北部,高值区主要受盐田分布影响。研究构建基于特征波段和最优光谱指数组合输入的空间关联随机森林模型,可为利用卫星遥感数据进行SSC的估算制图和区域内土壤环境的监测管理提供技术支持。 展开更多
关键词 土壤盐分 Sentinel-2影像 空间关联随机森林模型 裸土期 潍北地区
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基于随机森林模型的降水诱发山体滑坡空间预测技术 被引量:12
12
作者 姚雄 余坤勇 +3 位作者 刘健 杨素萍 何平 陈樟昊 《福建农林大学学报(自然科学版)》 CSCD 北大核心 2016年第2期219-227,共9页
以2010年福建省顺昌地区滑坡资料为基础数据,采用随机森林模型对福建顺昌地区山体滑坡发生与滑坡因子之间的关系进行实证分析,通过ROC曲线和Kappa系数,探讨了随机森林模型在我国南方山体滑坡空间预测中的适应性,同时结合平均准确率降低... 以2010年福建省顺昌地区滑坡资料为基础数据,采用随机森林模型对福建顺昌地区山体滑坡发生与滑坡因子之间的关系进行实证分析,通过ROC曲线和Kappa系数,探讨了随机森林模型在我国南方山体滑坡空间预测中的适应性,同时结合平均准确率降低度和平均基尼指数降低度,分析了不同滑坡因子的重要性程度及其影响规律.研究结果表明:5个样本组建立的随机森林模型均有统计学意义,5个样本模型的滑坡总预判精度为86.88%~93.00%;随机森林模型制作的研究区滑坡危险性空间预测图与实际的滑坡分布情况基本吻合;归一化植被指数、滑坡发生当天降雨量、平面曲率是滑坡形成的主要原因,特殊的地形地貌和植被指数是滑坡形成的内因,而短时间的强降雨是滑坡形成的外因.研究结果说明随机森林模型适用于滑坡空间预测工作,具有良好的建模效果,可在相关研究工作中加以推广和应用. 展开更多
关键词 随机森林模型 滑坡 空间预测 顺昌县
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基于空间聚类的杉木生长预测方法 被引量:4
13
作者 张英凯 刘鹏举 +1 位作者 刘长春 任怡 《林业科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期137-144,共8页
【目的】基于空间聚类对杉木分布区进行分组,在不同组内分别建立杉木生长模型,为适用于全国范围的杉木生长高精度预测提供方法。【方法】以杉木分布的16个省区为研究区,基于第七次、第八次全国森林资源连续清查杉木固定样地复测数据和... 【目的】基于空间聚类对杉木分布区进行分组,在不同组内分别建立杉木生长模型,为适用于全国范围的杉木生长高精度预测提供方法。【方法】以杉木分布的16个省区为研究区,基于第七次、第八次全国森林资源连续清查杉木固定样地复测数据和研究区的地形、土壤、气象等环境数据,采用随机森林-递归特征消除(RF-RFE)算法对影响杉木生长的环境因子进行分析。选择对杉木生长影响较大的前8个环境因子,利用ArcGIS 10.2的分组分析功能,根据环境相似性对杉木分布区进行分组,分别建立林分分组和未分组蓄积生长率模型。以全国未分组模型作为参考,采用决定系数(R2)、均方根误差(RMSE)、平均相对误差(MRE)、系统误差(SE)和剩余标准差(S)对建模结果进行分析。【结果】对杉木生长影响较大的前8个环境因子分别为bio4(温度季节变化标准差)、elevation(海拔)、bio3(等温性)、bio8(最湿季度平均温)、bio1(年均温)、bio14(最干月降水量)、bio12(年均降水量)和bio2(昼夜温差月均值)。将研究区划分为7组时可使组内环境相似性最大、组间环境相似性最小。7组中只有4组有杉木样地数据,在4组中采用2种模型分别建立杉木林分生长率模型,与全国未分组模型相比,分组模型的决定系数提高0.1左右,拟合度更好;分组建模精度也明显提高,RMSE降低0.5左右,MRE降低6%左右,SE降低3%左右,S降低1左右。【结论】根据环境相似性对研究区分组并在此基础上建立生长模型是一种适用于全国范围杉木生长的高精度预测方法,可用于全国区域范围杉木林分生长量的整体预估和森林资源小班数据的模型更新,为实现主要人工林树种的大区域生长预测提供新的方法。 展开更多
关键词 空间聚类 随机森林模型 杉木 生长模型
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基于随机森林模型的山体滑坡空间预测研究 被引量:25
14
作者 余坤勇 姚雄 +1 位作者 邱祈荣 刘健 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第10期338-345,共8页
滑坡灾害空间分布的准确预测是实现防灾减灾的重要途径。以2010年福建省顺昌地区滑坡资料为基础数据,分别应用随机森林模型和逻辑回归模型对福建顺昌地区山体滑坡发生与滑坡因子之间的关系进行实证分析,通过模型变量筛选、模型精度分析... 滑坡灾害空间分布的准确预测是实现防灾减灾的重要途径。以2010年福建省顺昌地区滑坡资料为基础数据,分别应用随机森林模型和逻辑回归模型对福建顺昌地区山体滑坡发生与滑坡因子之间的关系进行实证分析,通过模型变量筛选、模型精度分析,探讨了随机森林模型在我国南方山体滑坡空间预测中的适应性。结果表明:随机森林模型对滑坡发生数据的拟合效果比逻辑回归模型好,其对顺昌地区滑坡发生数据的预测精度为90.8%,而逻辑回归模型的预测精度为81.8%;随机森林模型对研究区滑坡发生的泛化能力比逻辑回归模型好,其预测出高危险区和较高危险区所包含的滑坡比总和为66.05%,而逻辑回归模型为63.34%。研究结果表明随机森林模型的性能优于逻辑回归模型,可用于顺昌地区基于滑坡因子的未来滑坡发生的预测预报。 展开更多
关键词 山体滑坡 随机森林模型 逻辑回归模型 空间预测
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改进随机森林算法的图像分类应用 被引量:3
15
作者 张志禹 吉元元 满蔚仕 《计算机系统应用》 2018年第9期193-198,共6页
针对随机森林算法中节点分裂方式单一且相似的问题,提出一种改进节点分裂方式的优化算法,将算法中独立的节点分裂方式ID3与CART进行重新组合,通过自适应参数选择得到新的分裂规则,用于最优属性的选择划分并应用于图像分类问题.首先以词... 针对随机森林算法中节点分裂方式单一且相似的问题,提出一种改进节点分裂方式的优化算法,将算法中独立的节点分裂方式ID3与CART进行重新组合,通过自适应参数选择得到新的分裂规则,用于最优属性的选择划分并应用于图像分类问题.首先以词袋模型为基础,加入空间金字塔结构来提取图像特征,并将其量化成视觉词汇,最后结合Spark平台用改进节点分裂方式的随机森林算法实现图像分类.实验结果表明,通过选择组合算法的最优系数,该算法有效提高图像分类准确率,并保证算法运行效率. 展开更多
关键词 图像分类 随机森林 节点分裂 空间金字塔
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基于随机模型的土壤重金属元素空间分布特征研究——以浙江绍兴地区为例 被引量:1
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作者 吴超 孙彬彬 +3 位作者 周国华 成晓梦 曾道明 贺灵 《物探化探计算技术》 CAS 2020年第3期420-428,共9页
土壤中重金属元素的空间分布特征,受到成土母质、地形地貌、土地利用、pH和Corg等多种因素控制。在多目标区域地球化学调查工作的基础上,以绍兴地区为研究区,应用随机森林模型定量,评估了不同环境变量对重金属元素空间分布特征的影响程... 土壤中重金属元素的空间分布特征,受到成土母质、地形地貌、土地利用、pH和Corg等多种因素控制。在多目标区域地球化学调查工作的基础上,以绍兴地区为研究区,应用随机森林模型定量,评估了不同环境变量对重金属元素空间分布特征的影响程度,并基于有限混合分布模型(FMDM),拟合出表层土壤中重金属元素自然源和人为源分布特征及其权重占比。结果表明,影响土壤重金属元素空间分布最重要的因素为成土母质,其次为pH和Corg,As和Hg相比于Cd、Cu和Zn受土壤类型和土地利用的影响更加显著。研究区内As、Cd、Cu和Zn的自然源权重占比大于90%,受人类活动干扰小,Hg的空间分布特征则显著受到自然源和人为源共同控制,拟合结果表明,区域上表层土壤中平均约62%的Hg来源于自然背景,约38%的Hg来源于人为输入。 展开更多
关键词 随机森林模型 重金属 空间分布
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基于GIS和随机森林算法的宁东土壤饱和导水率分布与预测 被引量:8
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作者 夏子书 白一茹 +4 位作者 王幼奇 包维斌 杨帆 钟艳霞 李鸣骥 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2021年第1期285-293,共9页
为探明宁东土壤饱和导水率(Ks)的空间分布特征,在宁东采集136个原状土,采用经典统计和地统计方法分析土壤Ks的空间结构特征,并以地形因子、土壤属性等作为辅助变量,运用随机森林法(RF)、普通克里格法(OK)和逐步回归克里格法(RK)对区域土... 为探明宁东土壤饱和导水率(Ks)的空间分布特征,在宁东采集136个原状土,采用经典统计和地统计方法分析土壤Ks的空间结构特征,并以地形因子、土壤属性等作为辅助变量,运用随机森林法(RF)、普通克里格法(OK)和逐步回归克里格法(RK)对区域土壤Ks进行预测并对3种方法的预测结果进行精度评价。结果表明:Ks介于0.05~7.13 mm/min,平均值为1.46 mm/min,变异系数为106.86%;Ks与容重、孔隙度、高程、坡度、坡向、平面曲率和剖面曲率在不同滞后距离下具有自相关关系和交互相关关系;土壤Ks块金值为38,表明随机因素引起的土壤Ks变异性较大,空间异质比为15.32%,在空间上呈现强变异性;RF法的预测精度最高,其平均相对误差(MRE)和均方根误差(RMSE)绝对值均为最小,相比OK和RK方法预测精度分别提高了5.53%和2.49%,且对局部细节的描述更准确、模拟效果最佳。RF法可以较为准确的预测宁东土壤Ks,为了解研究区土壤水文过程及林草植被建设提供数据参考。 展开更多
关键词 饱和导水率 空间预测 随机森林模型 地形因子 宁东
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不同方法预测苏南农田土壤有机质空间分布对比研究 被引量:17
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作者 谢恩泽 赵永存 +2 位作者 陆访仪 史学正 于东升 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第5期1051-1061,共11页
准确把握土壤有机质(SOM)的空间分布规律对于土壤资源的高效持续利用具有重要意义。以江苏南部为研究区,以辅助因子与SOM的相关性强弱及辅助因子的可获取性为切入点,运用普通克里格(OK)、回归克里格(RK)和随机森林(RF)方法,结合地形、... 准确把握土壤有机质(SOM)的空间分布规律对于土壤资源的高效持续利用具有重要意义。以江苏南部为研究区,以辅助因子与SOM的相关性强弱及辅助因子的可获取性为切入点,运用普通克里格(OK)、回归克里格(RK)和随机森林(RF)方法,结合地形、气候、土壤类型、土壤理化性质和施肥、碳投入等辅助数据预测了苏南地区农田SOM含量(0~20 cm)的空间分布。结果表明,三种方法预测的SOM空间分布总体趋势相似,表现为东高西低,但局部分异还存在差异;OK预测的精度最低,100次预测的均方根误差(RMSE)均值为6.97 g·kg^(-1)。RK和RF的预测精度则均高于OK方法,表现为整合与SOM相关性最强的辅助因子全氮(TN)时,RK和RF预测的RMSE分别降低至5.25 g·kg^(-1)和4.97 g·kg^(-1),而移除相关性最强的辅助因子TN后,RK和RF预测的RMSE亦较OK方法低,分别为6.21 g·kg^(-1)和6.29 g·kg^(-1);移除TN后,RK的预测精度稍高于RF,表明在其他辅助数据与SOM相关性相对较弱的条件下,RK方法有助于提高本研究区SOM预测精度;同时,尽管RK和RF的预测精度依然较OK高,但RK和RF对SOM方差的解释度则分别由51%和55%降低至了29%和28%。这表明,目前容易获取且相对廉价的辅助数据,对本研究区的SOM空间预测方面,还面临着数据质量低、预测精度不足等问题。 展开更多
关键词 空间预测 克里格插值模型 随机森林预测模型 有机质
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基于随机森林模型的我国县域碳排放强度格局与影响因素演进分析 被引量:27
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作者 余文梦 张婷婷 沈大军 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期2788-2798,共11页
为了研究县域碳排放强度空间格局及其关键影响因素的演进规律,在测算2009~2017年我国县域碳排放强度的基础上,通过ArcGIS空间统计模型分析了县域碳排放强度的空间格局,并利用随机森林模型识别了碳排放强度的关键影响因素及其时序演进特... 为了研究县域碳排放强度空间格局及其关键影响因素的演进规律,在测算2009~2017年我国县域碳排放强度的基础上,通过ArcGIS空间统计模型分析了县域碳排放强度的空间格局,并利用随机森林模型识别了碳排放强度的关键影响因素及其时序演进特征.结果显示:2009~2017年我国县域平均碳排放强度减量波动下降,2017年县域平均碳排放强度为2.02t/万元,仍有较大的削减潜力;县域碳排放强度总体格局呈显著空间自相关,并呈现波动增强趋势;局部格局呈显著的南北和东西分异,热点区呈西进态势,冷点区呈南下北上态势.关键影响因素中省会距离、产业结构、路网密度和人口的重要性高于经济水平、财政收支、绿色专利和开通高铁;时序演进反映,绿色专利、人口总数和经济水平的重要性在提升,而产业结构和人口密度的重要性在下降;其中大部分关键影响因素同碳排放强度呈现非线性响应关系. 展开更多
关键词 县域碳排放强度 空间格局 随机森林模型 影响因素
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基于三种空间预测模型的海南岛土壤有机质空间分布研究 被引量:29
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作者 姜赛平 张怀志 +3 位作者 张认连 李兆君 谢良商 徐爱国 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第4期1007-1017,共11页
为探索适合热带地形复杂区土壤有机质(SOM)含量的空间预测方法,以海南岛为研究区域,结合地形因子、归一化植被指数、土壤类型、土地利用类型变量,选用普通克里格法(OK)、回归克里格法(RK)、随机森林模型(RF)三种方法对训练集128个样点SO... 为探索适合热带地形复杂区土壤有机质(SOM)含量的空间预测方法,以海南岛为研究区域,结合地形因子、归一化植被指数、土壤类型、土地利用类型变量,选用普通克里格法(OK)、回归克里格法(RK)、随机森林模型(RF)三种方法对训练集128个样点SOM含量的空间分布规律进行预测,并通过验证集32个验证点比较了三种方法的预测精度。结果表明:(1)0~5 cm土层三种方法的平均预测误差(ME)均接近于0,从均方根预测误差(RMSE)来看,RF(0.8867)<RK(0.910 4)<OK(0.9641),从决定系数(R^2)来看,RF(0.214 1)>RK(0.171 5)>OK(0.070 8)。综合以上三个参数,该土层最优拟合模型为RF。同理得出0~20、20~40、40~60 cm土层的最优拟合模型分别为RF、RF、OK。RK和RF能够更好地描述SOM含量局部变异信息;(2)四个土层SOM含量的均值分别为19.67、15.89、10.30、8.07 g kg^(-1),呈现出西南、东北高,西部、东南沿海地区低的空间分布趋势。 展开更多
关键词 海南岛 土壤有机质 随机森林模型 空间分布
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