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Modeling forest recovery in southeast Brazil's mountain biomes:Bayesian analysis of the diffusive-logistic growth(DLG)approach
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作者 Victor B.F.RAMOS Guilherme J.C.GOMES 《Journal of Mountain Science》 2025年第10期3670-3689,共20页
This study investigated forest recovery in the Atlantic Rainforest and Rupestrian Grassland of Brazil using the diffusive-logistic growth(DLG)model.This model simulates vegetation growth in the two mountain biomes con... This study investigated forest recovery in the Atlantic Rainforest and Rupestrian Grassland of Brazil using the diffusive-logistic growth(DLG)model.This model simulates vegetation growth in the two mountain biomes considering spatial location,time,and two key parameters:diffusion rate and growth rate.A Bayesian framework is employed to analyze the model's parameters and assess prediction uncertainties.Satellite imagery from 1992 and 2022 was used for model calibration and validation.By solving the DLG model using the finite difference method,we predicted a 6.6%–51.1%increase in vegetation density for the Atlantic Rainforest and a 5.3%–99.9%increase for the Rupestrian Grassland over 30 years,with the latter showing slower recovery but achieving a better model fit(lower RMSE)compared to the Atlantic Rainforest.The Bayesian approach revealed well-defined parameter distributions and lower parameter values for the Rupestrian Grassland,supporting the slower recovery prediction.Importantly,the model achieved good agreement with observed vegetation patterns in unseen validation data for both biomes.While there were minor spatial variations in accuracy,the overall distributions of predicted and observed vegetation density were comparable.Furthermore,this study highlights the importance of considering uncertainty in model predictions.Bayesian inference allowed us to quantify this uncertainty,demonstrating that the model's performance can vary across locations.Our approach provides valuable insights into forest regeneration process uncertainties,enabling comparisons of modeled scenarios at different recovery stages for better decision-making in these critical mountain biomes. 展开更多
关键词 Atlantic rainforest Diffusive-logistic growth model Soil-Adjusted Vegetation Index Rupestrian Grassland forest recovery bayesian inference
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Prediction of undrained shear strength using extreme gradient boosting and random forest based on Bayesian optimization 被引量:71
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作者 Wengang Zhang Chongzhi Wu +2 位作者 Haiyi Zhong Yongqin Li Lin Wang 《Geoscience Frontiers》 SCIE CAS CSCD 2021年第1期469-477,共9页
Accurate assessment of undrained shear strength(USS)for soft sensitive clays is a great concern in geotechnical engineering practice.This study applies novel data-driven extreme gradient boosting(XGBoost)and random fo... Accurate assessment of undrained shear strength(USS)for soft sensitive clays is a great concern in geotechnical engineering practice.This study applies novel data-driven extreme gradient boosting(XGBoost)and random forest(RF)ensemble learning methods for capturing the relationships between the USS and various basic soil parameters.Based on the soil data sets from TC304 database,a general approach is developed to predict the USS of soft clays using the two machine learning methods above,where five feature variables including the preconsolidation stress(PS),vertical effective stress(VES),liquid limit(LL),plastic limit(PL)and natural water content(W)are adopted.To reduce the dependence on the rule of thumb and inefficient brute-force search,the Bayesian optimization method is applied to determine the appropriate model hyper-parameters of both XGBoost and RF.The developed models are comprehensively compared with three comparison machine learning methods and two transformation models with respect to predictive accuracy and robustness under 5-fold cross-validation(CV).It is shown that XGBoost-based and RF-based methods outperform these approaches.Besides,the XGBoostbased model provides feature importance ranks,which makes it a promising tool in the prediction of geotechnical parameters and enhances the interpretability of model. 展开更多
关键词 Undrained shear strength Extreme gradient boosting Random forest bayesian optimization k-fold CV
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Determination of the Pile Drivability Using Random Forest Optimized by Particle Swarm Optimization and Bayesian Optimizer
3
作者 Shengdong Cheng Juncheng Gao Hongning Qi 《Computer Modeling in Engineering & Sciences》 SCIE EI 2024年第10期871-892,共22页
Driven piles are used in many geological environments as a practical and convenient structural component.Hence,the determination of the drivability of piles is actually of great importance in complex geotechnical appl... Driven piles are used in many geological environments as a practical and convenient structural component.Hence,the determination of the drivability of piles is actually of great importance in complex geotechnical applications.Conventional methods of predicting pile drivability often rely on simplified physicalmodels or empirical formulas,whichmay lack accuracy or applicability in complex geological conditions.Therefore,this study presents a practical machine learning approach,namely a Random Forest(RF)optimized by Bayesian Optimization(BO)and Particle Swarm Optimization(PSO),which not only enhances prediction accuracy but also better adapts to varying geological environments to predict the drivability parameters of piles(i.e.,maximumcompressive stress,maximum tensile stress,and blow per foot).In addition,support vector regression,extreme gradient boosting,k nearest neighbor,and decision tree are also used and applied for comparison purposes.In order to train and test these models,among the 4072 datasets collected with 17model inputs,3258 datasets were randomly selected for training,and the remaining 814 datasets were used for model testing.Lastly,the results of these models were compared and evaluated using two performance indices,i.e.,the root mean square error(RMSE)and the coefficient of determination(R2).The results indicate that the optimized RF model achieved lower RMSE than other prediction models in predicting the three parameters,specifically 0.044,0.438,and 0.146;and higher R^(2) values than other implemented techniques,specifically 0.966,0.884,and 0.977.In addition,the sensitivity and uncertainty of the optimized RF model were analyzed using Sobol sensitivity analysis and Monte Carlo(MC)simulation.It can be concluded that the optimized RF model could be used to predict the performance of the pile,and it may provide a useful reference for solving some problems under similar engineering conditions. 展开更多
关键词 Random forest regression model pile drivability bayesian optimization particle swarm optimization
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木勺毛坯捆抓取柔性夹持器结构优化
4
作者 张加成 张森 +2 位作者 刘玉童 黄辉 赵辉 《森林工程》 北大核心 2026年第1期140-150,共11页
针对木勺模压工艺中人工浸水效率低、木勺毛坯易损的问题,设计一种面向木勺毛坯捆抓取的自适应柔性夹持器。结合有限元分析软件,开展优化试验方案的设计。提出基于超参数优化的贝叶斯优化算法(Bayesian optimization,BO)-随机森林(rando... 针对木勺模压工艺中人工浸水效率低、木勺毛坯易损的问题,设计一种面向木勺毛坯捆抓取的自适应柔性夹持器。结合有限元分析软件,开展优化试验方案的设计。提出基于超参数优化的贝叶斯优化算法(Bayesian optimization,BO)-随机森林(random forest,RF)方法(BO-RF),构建柔性夹持器应变能的回归预测模型,并运用可解释性机器学习方法(SHapley Additive exPlanations,SHAP)从全局和单个样本层面对模型进行可解释性分析。基于该预测模型,以最大上表面应变能和最小整体应变能为优化目标,应用遗传算法开展柔性夹持器的优化设计,并计算基于BO-RF模型的多目标帕累托(Pareto)前沿。仿真结果验证所提建模与优化方法的有效性和可行性。 展开更多
关键词 柔性夹持器 木勺毛坯捆 有限元分析 BO-RF随机森林 SHAP分析 遗传算法 多目标优化 应变能
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A New Random Forest Applied to Heavy Metal Risk Assessment 被引量:3
5
作者 Ziyan Yu Cong Zhang +1 位作者 Naixue Xiong Fang Chen 《Computer Systems Science & Engineering》 SCIE EI 2022年第1期207-221,共15页
As soil heavy metal pollution is increasing year by year,the risk assess-ment of soil heavy metal pollution is gradually gaining attention.Soil heavy metal datasets are usually imbalanced datasets in which most of the... As soil heavy metal pollution is increasing year by year,the risk assess-ment of soil heavy metal pollution is gradually gaining attention.Soil heavy metal datasets are usually imbalanced datasets in which most of the samples are safe samples that are not contaminated with heavy metals.Random Forest(RF)has strong generalization ability and is not easy to overfit.In this paper,we improve the Bagging algorithm and simple voting method of RF.AW-RF algorithm based on adaptive Bagging and weighted voting is proposed to improve the classifica-tion performance of RF on imbalanced datasets.Adaptive Bagging enables trees in RF to learn information from the positive samples,and weighted voting method enables trees with superior performance to have higher voting weights.Experi-ments were conducted using G-mean,recall and F1-score to set weights,and the results obtained were better than RF.Risk assessment experiments were conducted using W-RF on the heavy metal dataset from agricultural fields around Wuhan.The experimental results show that the RW-RF algorithm,which use recall to calculate the classifier weights,has the best classification performance.At the end of this paper,we optimized the hyperparameters of the RW-RF algorithm by a Bayesian optimization algorithm.We use G-mean as the objective function to obtain the opti-mal hyperparameter combination within the number of iterations. 展开更多
关键词 Random forest imbalanced data bayesian optimization risk assessment
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A hybrid Bayesian-network proposition for forecasting the crude oil price 被引量:1
6
作者 Babak Fazelabdolabadi 《Financial Innovation》 2019年第1期520-540,共21页
This paper proposes a hybrid Bayesian Network(BN)method for short-term forecasting of crude oil prices.The method performed is a hybrid,based on both the aspects of classification of influencing factors as well as the... This paper proposes a hybrid Bayesian Network(BN)method for short-term forecasting of crude oil prices.The method performed is a hybrid,based on both the aspects of classification of influencing factors as well as the regression of the out-ofsample values.For the sake of performance comparison,several other hybrid methods have also been devised using the methods of Markov Chain Monte Carlo(MCMC),Random Forest(RF),Support Vector Machine(SVM),neural networks(NNET)and generalized autoregressive conditional heteroskedasticity(GARCH).The hybrid methodology is primarily reliant upon constructing the crude oil price forecast from the summation of its Intrinsic Mode Functions(IMF)and its residue,extracted by an Empirical Mode Decomposition(EMD)of the original crude price signal.The Volatility Index(VIX)as well as the Implied Oil Volatility Index(OVX)has been considered among the influencing parameters of the crude price forecast.The final set of influencing parameters were selected as the whole set of significant contributors detected by the methods of Bayesian Network,Quantile Regression with Lasso penalty(QRL),Bayesian Lasso(BLasso)and the Bayesian Ridge Regression(BRR).The performance of the proposed hybrid-BN method is reported for the three crude price benchmarks:West Texas Intermediate,Brent Crude and the OPEC Reference Basket. 展开更多
关键词 bayesian networks Random forest Markov chain Monte Carlo Support vector machine
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Regional-scale risk assessment of forest fires induced by distribution lines via a hybrid approach
7
作者 Hongrui Jiang Jiaqing Zhang +3 位作者 Long Ding Binbin Zhang Tao Sun Jie Ji 《中国科学技术大学学报》 CSCD 北大核心 2024年第12期50-61,I0007,I0009,共14页
Forest fire accidents caused by distribution line faults occur frequently,resulting in heavy impacts on people’s safety and social and economic development.Currently,there are few risk assessments for forest fires in... Forest fire accidents caused by distribution line faults occur frequently,resulting in heavy impacts on people’s safety and social and economic development.Currently,there are few risk assessments for forest fires induced by over-head distribution lines,and existing assessment methods may have difficulties in data acquisition.On this basis,a novel as-sessment framework based on an analytic hierarchy process,a Bayesian network and a Fussel-Vesely importance metric is proposed in this paper.The framework combines field research and historical operation and maintenance data to assess the regional-scale risk of forest fires induced by overhead distribution lines to derive the probability of forest fires and to identify high-risk lines and key hazard events in the assessment region.Finally,taking the southern Anhui region as an ex-ample,the annual fire probability of forest fires induced by overhead distribution lines in the southern Anhui region is 5.88%,and rectification measures are proposed.This study provides management with a complete assessment framework that optimizes the difficulty of data collection and allows for additional targeted corrective measures to be proposed for the entire region and route on the basis of the assessment results. 展开更多
关键词 overhead distribution lines regional risk assessment forest fire bayesian network hazard identification
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基于集成学习模型与贝叶斯优化算法的成矿预测 被引量:1
8
作者 孔春芳 田倩 +3 位作者 刘健 蔡国荣 赵杰 徐凯 《地学前缘》 北大核心 2025年第4期122-139,共18页
全球进入隐伏矿体勘查时代,急需新的找矿预测方法。利用集成学习进行的数据驱动的成矿预测模型正在成为深部隐伏矿产勘探的有力工具。然而,基于集成学习的成矿预测模型面临着一些普遍的问题,特别是模型的参数调优。模型的参数调优是一... 全球进入隐伏矿体勘查时代,急需新的找矿预测方法。利用集成学习进行的数据驱动的成矿预测模型正在成为深部隐伏矿产勘探的有力工具。然而,基于集成学习的成矿预测模型面临着一些普遍的问题,特别是模型的参数调优。模型的参数调优是一个非常耗时的过程,需要繁琐的计算和足够的专家经验。本文提出了一种基于多源地学知识与贝叶斯优化算法的集成学习模型来解决上述问题。具体来说,首先,基于多源地学知识,构建锰矿成矿预测数据库;其次,基于自适应提升模型(Adaptive Boosting,AdaBoost)和随机森林(Random Forest,RF)模型,建立黔东北锰矿成矿预测模型;然后,采用贝叶斯优化算法(Bayesian Optimization,BO),通过5倍交叉验证的辅助,寻找BO-AdaBoost和BO-RF模型最合适的超参数组合;最后,利用精度、准确率、召回率、F_(1)分数、kappa系数、AUC值等参数及已有成果检测模型的性能。实验结果发现,BO-AdaBoost和BO-RF模型的AUC值都得到了显著的提高,表明BO是一个强大的优化工具,优化结果为集成学习模型的超参数设置提供了参考。同时,实验结果也表明:BO-AdaBoost模型(92.8%)比BO-RF模型(89.9%)具有更高的预测精度和地质泛化能力,在成矿预测方面具有巨大潜力。基于BO-AdaBoost模型的预测图为黔东北隐伏锰矿矿床的勘探提供了重要线索,并可以指导未来的矿产勘探与开发。 展开更多
关键词 集成学习 自适应提升模型 随机森林 贝叶斯优化算法 隐伏锰矿 成矿预测
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基于随机森林算法的航空器火灾风险综合评价
9
作者 宋洋 周融泽 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第13期5696-5704,共9页
为解决民航运输航空器火灾风险管理体系不健全、风险评价方法较主观、片面的问题,针对风险因素指标的分析与评估提出一种基于随机森林集成算法的综合风险评价方法。首先,根据“人-机-环-管”系统(man machine environment management, M... 为解决民航运输航空器火灾风险管理体系不健全、风险评价方法较主观、片面的问题,针对风险因素指标的分析与评估提出一种基于随机森林集成算法的综合风险评价方法。首先,根据“人-机-环-管”系统(man machine environment management, MMEM)理论以近20年的航空器火灾事故原因调查情况建立风险指标体系;其次,采集相关领域研究学者专家对指标之间关联关系的评分,采用网络分析(analytic network process, ANP)进行评价分析获取主观性的风险指标权重结果;统计数据库内20年中重大航空器火灾事故的致因情况并分类计算其先验概率,采用贝叶斯网络(Bayesian network, BN)动态分析方法进行逆向推理,获得各风险因素的概率分布情况;最后,引入随机森林算法综合分析指标主客观赋权情况,建立随机森林回归模型得到特征指标预测值及重要度,为运行单位进行火灾风险控制提出科学有效的建议。研究结果表明,5项指标安检遗漏危险品、隐患未及时排除、零部件故障、鸟击、地表温度过高是航空器火灾事故中最关键的风险因素。 展开更多
关键词 航空器火灾 网络层次分析 贝叶斯网络 随机森林 风险评价
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优化随机森林模型的交叉口单车事故致因分析
10
作者 黄益绍 周润湘 郭钦 《重庆理工大学学报(自然科学)》 北大核心 2025年第8期205-212,共8页
为深入探究交叉口单车事故影响因素、提升驾驶安全,构建了贝叶斯算法优化随机森林模型的事故因素分析框架。首先,选取含交叉口类型、时间段、道路表面情况等多维度数据的美国交通事故数据集;然后,预处理数据,用贝叶斯优化框架精细调校... 为深入探究交叉口单车事故影响因素、提升驾驶安全,构建了贝叶斯算法优化随机森林模型的事故因素分析框架。首先,选取含交叉口类型、时间段、道路表面情况等多维度数据的美国交通事故数据集;然后,预处理数据,用贝叶斯优化框架精细调校随机森林模型超参数后开展数据分析,并且对模型进行对比验证分析;最后,使用SHAP模型直观可视化解释关键特征因素。研究结果表明:该分析框架预测性能显著优于传统算法,预测准确度、精确度、召回率及F1值分别达93.91%、93.81%、93.91%及93.86%;模型在少数类事故预测上泛化性能更优;SHAP模型显示,时间段、限制速度及交叉类型为主要致因,其中限制速度30 km/h时轻微事故可能性最高,非信号交叉口最易发生严重单车事故。 展开更多
关键词 交通工程 随机森林模型 贝叶斯算法 交叉口单车事故 事故致因分析
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基于数据挖掘的光伏微网电能质量在线监测技术
11
作者 王旭波 《信息技术》 2025年第6期35-39,45,共6页
针对光伏微电网中易出现波动、毛刺、浪涌和谐波等各种电能质量的问题,文中在数据挖掘理论基础上,提出了一种基于改进随机森林(RF)算法的电能质量在线监测模型。该模型对采集到的光伏微电网电能质量数据进行预处理后,使用贝叶斯优化算法... 针对光伏微电网中易出现波动、毛刺、浪涌和谐波等各种电能质量的问题,文中在数据挖掘理论基础上,提出了一种基于改进随机森林(RF)算法的电能质量在线监测模型。该模型对采集到的光伏微电网电能质量数据进行预处理后,使用贝叶斯优化算法(BO)对RF的参数进行寻优,并利用电能质量历史数据样本对模型进行训练,再将实时采集的样本数据输入模型进行电能质量评估分析,实现在线监测。实验分析结果表明,所设计模型对测试集的监测精度为96.32%,Kappa指数为0.96,均优于现有的其他电能质量评估模型。 展开更多
关键词 光伏微电网 电能质量 在线监测 随机森林算法 贝叶斯优化
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基于贝叶斯网络的随机森林优化填补算法 被引量:1
12
作者 董鑫宇 陈琪 +1 位作者 杨志宇 贺佳 《海军军医大学学报》 北大核心 2025年第2期253-257,共5页
目的评估并改进缺失数据处理方法,提升二分类结局预测模型性能。方法模拟数据缺失场景,通过预测模型的ROC AUC及均方根误差(RMSE)共同评估直接剔除、均值填补、随机森林填补、多重填补对预测模型性能的影响,并将贝叶斯网络引入随机森林... 目的评估并改进缺失数据处理方法,提升二分类结局预测模型性能。方法模拟数据缺失场景,通过预测模型的ROC AUC及均方根误差(RMSE)共同评估直接剔除、均值填补、随机森林填补、多重填补对预测模型性能的影响,并将贝叶斯网络引入随机森林填补算法,利用变量间相关性进行填补方法的优化。结果不同缺失占比下,通过AUC及RMSE均可得出贝叶斯网络优化随机森林填补算法效果最佳。此外,在缺失占比为10%~20%时,各种填补方法对预测模型的性能提升效果大体相同;当缺失占比为30%~40%时,相较于均值填补,除贝叶斯网络优化随机森林填补算法外,随机森林填补更好,其效果略优于多重填补;当缺失占比接近50%时,即使模型性能依旧较好,但填补数据逐渐偏离真实数据特征,模型的可用性下降。结论贝叶斯网络优化随机森林填补算法总体效果较好,当随机缺失占比30%~40%时可优先考虑。 展开更多
关键词 预测模型 缺失填补 随机森林 贝叶斯网络
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浅层地下水硝酸盐来源解析及健康风险评价:以渭南市华州区为例 被引量:2
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作者 李培月 李凌茜 +2 位作者 田艳 何松 寇晓梅 《西北地质》 北大核心 2025年第2期80-90,共11页
作为全球水资源中最普遍的污染物,NO_(3)^(-)主控因素和来源的识别对NO_(3)^(-)污染控制至关重要。本研究基于人体健康风险、随机森林模型、同位素和MixSIAR模型等方法,分析了华州区浅层地下水NO_(3)^(-)分布特征和潜在风险,揭示了浅层... 作为全球水资源中最普遍的污染物,NO_(3)^(-)主控因素和来源的识别对NO_(3)^(-)污染控制至关重要。本研究基于人体健康风险、随机森林模型、同位素和MixSIAR模型等方法,分析了华州区浅层地下水NO_(3)^(-)分布特征和潜在风险,揭示了浅层地下水NO_(3)^(-)的重要因素和主要来源。结果表明:华州区浅层地下水NO_(3)^(-)浓度呈西高东低趋势分布,西南部尤为显著,NO_(3)^(-)浓度高达271mg/L。主要控制NO_(3)^(-)浓度的指标依次为:EC>ORP>Ca^(2+)>Mg^(2+)>T>TDS>HCO_(3)^(-)。NO_(3)^(-)来源以土壤氮和粪肥及污水为主,且粪便及污水对NO_(3)^(-)含量贡献率最大(63.8%),其次是土壤氮(19%)和化肥(12.7%)。长期饮用研究区NO_(3)^(-)浓度较高的浅层地下水对人类健康具有潜在风险,特别是儿童,其HHRA评估风险值高达7.904。 展开更多
关键词 浅层地下水硝酸盐 N-O同位素 贝叶斯混合模型 随机森林模型 健康风险评估
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基于RF和EBKRP算法的新安江流域有效土壤厚度反演 被引量:1
14
作者 王尚晓 张晓东 +6 位作者 张明 牛晓楠 周墨 唐志敏 张洁 宗乐丽 徐帅 《水土保持通报》 北大核心 2025年第1期168-177,共10页
[目的]快速、准确地获取区域有效土壤厚度,分析其空间分布特征和影响因素,为植被生长、土壤保持和粮食安全工作提供理论指导。[方法]以新安江流域为研究区,将野外调查数据、地形、岩性和气候等成土因素结合起来,采用经验贝叶斯克里金回... [目的]快速、准确地获取区域有效土壤厚度,分析其空间分布特征和影响因素,为植被生长、土壤保持和粮食安全工作提供理论指导。[方法]以新安江流域为研究区,将野外调查数据、地形、岩性和气候等成土因素结合起来,采用经验贝叶斯克里金回归预测(EBKRP)和随机森林(RF)算法,得到有效土壤厚度反演结果,并分析其与环境变量之间的关系。[结果](1)区域平均有效土壤厚度为0.2~0.3 m,城镇建设集中和人类活动密集的盆地和平原区土壤厚度较高,丘陵山地区则较低。(2)从MAE(平均绝对误差)、R^(2)(判定系数)和RMSE(均方根误差)3项精度评价指标来看,RF算法的预测结果明显优于EBKRP算法,而且更能显示出土壤厚度空间异质性分布特征,在一定程度上提高了土壤厚度数字制图的效果。(3)有效土壤厚度的估算受地形和气候变量的影响较大,它们分别占变量重要性的46.77%和18.78%。[结论] RF算法能够有效实现对区域有效土壤厚度的反演,克服了土壤厚度空间异质性的特点,相较于有限采样的模型更精确,分辨率也更高。 展开更多
关键词 有效土壤厚度 随机森林(RF) 土壤数字制图 经验贝叶斯克里金回归预测(EBKRP) 新安江流域
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联合UAV-LiDAR和GEDI数据的区域森林地上生物量估算 被引量:2
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作者 熊晓燕 李彩霞 +4 位作者 柴国奇 陈龙 贾翔 雷令婷 张晓丽 《林业科学》 北大核心 2025年第8期142-153,共12页
【目的】结合无人机激光雷达(UAV-LiDAR)和全球生态系统动态调查(GEDI)数据,构建“样地-局部-区域”估算框架估算高峰林场森林地上生物量(AGB),为森林碳储量监测提供新路径。【方法】以林场内样地实测数据为基础,评估多元线性回归(MLR)... 【目的】结合无人机激光雷达(UAV-LiDAR)和全球生态系统动态调查(GEDI)数据,构建“样地-局部-区域”估算框架估算高峰林场森林地上生物量(AGB),为森林碳储量监测提供新路径。【方法】以林场内样地实测数据为基础,评估多元线性回归(MLR)、随机森林(RF)和支持向量回归(SVR)3种模型在估算UAV-LiDAR区域AGB中的性能。为扩增区域尺度样本数量,利用GEDI光斑处的UAV-LiDAR区域AGB,结合筛选的GEDI光斑关键特征,构建光斑尺度AGB估算模型,预测林场内的光斑AGB。联合UAV-LiDAR局部AGB与光斑AGB,采用经验贝叶斯克里金(EBK)法实现森林AGB空间插值;对关键光斑特征进行EBK插值,并结合UAV-LiDAR估算的AGB构建模型,实现AGB空间分布反演。【结果】与MLR和SVR模型相比,RF模型在估算UAV-LiDAR区域AGB中表现更优异,R^(2)高达0.95,RMSE为9.96 Mg∙hm^(-2),rRMSE为9.79%。利用RF估算的光斑AGB与UAV-LiDAR区域AGB的拟合较好,R^(2)为0.93,RMSE为5.93 Mg∙hm^(-2),rRMSE为5.84%。采用UAV-LiDAR局部AGB和光斑AGB协同插值的预测精度R^(2)为0.78,RMSE为22.30 Mg∙hm^(-2),MAE为16.99 Mg∙hm^(-2)。与基于插值关键特征(fhd、rh96、cover、pt4和pai)的AGB反演结果相比,获得的研究区AGB空间范围更合理(49.26~193.27 Mg∙hm^(-2))。【结论】以“样地-局部-区域”AGB估算框架为基础,并采用随机森林算法和空间插值法,有效结合UAV-LiDAR和GEDI数据,克服了实测样地数量有限和遥感数据空间不连续的问题,验证了光斑样本在森林区域AGB估算中的可行性,实现了高峰林场AGB估算,为森林碳储量评估和可持续管理提供了数据支撑。 展开更多
关键词 无人机激光雷达 全球生态系统动态调查 随机森林 森林地上生物量 经验贝叶斯克里金法
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利用约束随机森林和贝叶斯优化算法的小麦条锈病遥感监测 被引量:1
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作者 薛一阳 竞霞 +2 位作者 叶启星 杜凯奇 李冰玉 《遥感技术与应用》 北大核心 2025年第1期69-76,共8页
为了改善小样本数据的过拟合问题,提高小麦条锈病遥感监测模型的泛化能力和预测精度,以2018年河北省中国农业科学院实验站获取的冠层日光诱导叶绿素荧光(Solar-Induced Chlorophyll Fluorescence,SIF)为数据源,利用代价复杂性剪枝(Cost-... 为了改善小样本数据的过拟合问题,提高小麦条锈病遥感监测模型的泛化能力和预测精度,以2018年河北省中国农业科学院实验站获取的冠层日光诱导叶绿素荧光(Solar-Induced Chlorophyll Fluorescence,SIF)为数据源,利用代价复杂性剪枝(Cost-Complexity Pruning,CCP)算法对随机森林回归(Random Forest Regression,RFR)方法进行剪枝约束,并结合贝叶斯优化(Bayesian Optimiazation,BO)算法对随机森林回归进行超参数选取,构建了基于约束随机森林回归(Constrained Random Forest,CO-RFR)算法小麦条锈病严重度预测模型,并将其与分类回归树(Classification And Regression Tree,CART)算法、传统RFR算法以及多元线性回归(Multiple Linear Regression,MLR)方法构建的小麦条锈病遥感监测模型精度进行比较。结果表明:①CORFR模型的估测精度最高,更适合于小样本数据下的小麦条锈病遥感监测。其中,在验证数据集中CO-RFR模型预测病情严重度(Severity Level,SL)和实测SL间的平均RMSE比RFR、CART和MLR模型分别减少了43%、50%和40%,平均R^(2)分别提高了56%、47%和40%。②增加约束条件能够有效改善模型的过拟合现象,提高模型的泛化能力。其中,RFR模型训练集预测SL值和实测SL值间的平均RMSE较验证集减少了62%,表明模型训练集精度远高于验证集,模型出现过拟合,而CO-RFR模型训练集预测SL值和实测SL值间的平均RMSE较验证集减少了8%,表明模型拟合效果较好,过拟合现象得到明显改善。该研究对提高小样本数据下的小麦条锈病病情严重度的遥感预测精度具有重要意义,同时亦为其它作物的胁迫监测提供了应用参考。 展开更多
关键词 过拟合 约束随机森林 贝叶斯优化 日光诱导叶绿素荧光 小麦条锈病 模型精度
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基于Kmeans-BO-RF的RH精炼钢水终点合金成分预测模型
17
作者 雷铭宇 刘建华 +3 位作者 何杨 罗仁辉 袁静 邵健 《中国冶金》 北大核心 2025年第9期165-173,共9页
针对RH精炼钢水终点合金成分预测问题,提出了将K均值(Kmeans)聚类算法、贝叶斯优化法(BO)与随机森林算法(RF)相结合的建模方法。首先通过Kmeans聚类对RH合金化相关炉况与生产数据进行分类,构建具有相似特征的数据子集;然后基于随机森林... 针对RH精炼钢水终点合金成分预测问题,提出了将K均值(Kmeans)聚类算法、贝叶斯优化法(BO)与随机森林算法(RF)相结合的建模方法。首先通过Kmeans聚类对RH合金化相关炉况与生产数据进行分类,构建具有相似特征的数据子集;然后基于随机森林算法对每个子集分别建模,训练过程中利用贝叶斯优化法对随机森林算法的超参数进行优化,使随机森林算法在不同数据集下均有最好的预测效果;最后结合不同数据集的预测模型,实现对不同炉况与生产操作条件的预测。为测试模型精度,利用某钢铁企业实际生产数据,分别用基于多元线性回归法、随机森林及Kmeans-BO-RF方法建立的预测模型对RH精炼终点合金元素含量进行预测。结果表明,Kmeans-BO-RF的RH精炼钢水终点合金元素预测模型的精度远高于多元线性回归法和RF预测模型。 展开更多
关键词 RH精炼 合金成分预测 Kmeans聚类算法 随机森林算法 贝叶斯优化 终点预测
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基于Boruta-BOA-RF的热轧带钢板凸度预测
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作者 袁安庆 张磊 +2 位作者 王力 高珣洋 何松霖 《锻压技术》 北大核心 2025年第11期164-171,共8页
以某钢厂2160 mm热轧生产线的实际生产数据为研究对象,针对传统热轧带钢板凸度预测模型存在的参数多且耦合度高、预测效果差等问题,提出一种基于Boruta-BOA-RF的热轧带钢板凸度预测模型。首先,通过Boruta特征选择可以帮助模型去除冗余... 以某钢厂2160 mm热轧生产线的实际生产数据为研究对象,针对传统热轧带钢板凸度预测模型存在的参数多且耦合度高、预测效果差等问题,提出一种基于Boruta-BOA-RF的热轧带钢板凸度预测模型。首先,通过Boruta特征选择可以帮助模型去除冗余和无关的特征,筛选出最为重要的特征作为输入,降低计算复杂性;其次,采用贝叶斯优化算法(Bayesian Optimization Algorithm,BOA)对随机森林(Random Forest,RF)的参数进行寻优,选择最优的参数可以避免人为选择参数的主观性和盲目性;最后,将经过筛选后的特征输入至优化后的RF预测模型,对热轧带钢板凸度进行预测。结果表明,模型预测的准确比例超过97.96%,证明了该模型的有效性,为实现板形质量的精确控制提供了重要参考。 展开更多
关键词 热轧带钢 板凸度 特征选择 贝叶斯优化 随机森林
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基于BO-RF回归预测的海水柱塞泵配流阀结构参数优化研究 被引量:1
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作者 周广金 国凯 +1 位作者 孙杰 黄晓明 《机电工程》 北大核心 2025年第4期618-627,共10页
海水柱塞泵采用阀配流方式可以提高其密封性能,保证其具有较高的输出压力。针对配流阀结构参数设计不合理,导致阀芯运动滞后和容积效率降低的问题,提出了一种贝叶斯优化(BO)与随机森林算法(RF)相结合的海水柱塞泵配流阀结构参数优化方... 海水柱塞泵采用阀配流方式可以提高其密封性能,保证其具有较高的输出压力。针对配流阀结构参数设计不合理,导致阀芯运动滞后和容积效率降低的问题,提出了一种贝叶斯优化(BO)与随机森林算法(RF)相结合的海水柱塞泵配流阀结构参数优化方法。首先,利用AMESim软件搭建了海水泵液压系统仿真模型,利用试验验证了仿真模型的准确性,分别分析了吸、排液阀的弹簧刚度、弹簧预紧力、阀芯质量对阀芯滞后以及容积效率的影响;然后,基于仿真获得的配流阀结构参数与对应输出流量的数据,对比分析了贝叶斯优化随机森林(BO-RF)模型、粒子群优化随机森林(PSO-RF)模型、反向传播神经网络(BPNN)模型和随机森林(RF)模型的回归预测结果,以BO-RF模型为回归预测模型,利用遗传算法优化了配流阀结构参数,并获得了结构参数最优解;最后,对优化后的配流阀结构参数进行了仿真分析。研究结果表明:吸、排液阀的弹簧刚度、弹簧预紧力增大能够减小阀芯滞后,提高容积效率,参数增大到临界值后,容积效率会随参数增大而降低;吸、排液阀的阀芯质量增大会增大阀芯滞后,减小容积效率;BO-RF模型的均方根误差(RMSE)、平均绝对百分比误差(MAPE)、决定系数(R^(2))均优于RF、PSO-RF和BPNN模型,其回归预测准确度更高;对于优化后的结果进行仿真可得:容积效率较原结构提高了4.7%。该模型适用于配流阀结构参数预测和优化问题,可为提高柱塞泵容积效率提供参考。 展开更多
关键词 三柱塞曲柄连杆式高压海水柱塞泵 容积效率降低 阀芯运动滞后 贝叶斯优化随机森林回归预测模型 粒子群优化随机森林 弹簧刚度和预紧力 阀芯质量
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基于贝叶斯网络模型的支气管哮喘发病风险预测研究 被引量:1
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作者 杨欣妤 王艳霞 +6 位作者 马永华 宋旺辰 郭贵雅 王爱民 孔雨佳 王素珍 石福艳 《中华疾病控制杂志》 北大核心 2025年第10期1187-1197,1205,共12页
目的联合应用类别型特征提升(categorical boosting,CatBoost)和随机森林算法筛选影响支气管哮喘(简称哮喘)发病的关键变量,并基于2种方法共同筛选出的变量构建贝叶斯网络模型,为哮喘风险预测和因果推断提供参考。方法利用英国生物样本... 目的联合应用类别型特征提升(categorical boosting,CatBoost)和随机森林算法筛选影响支气管哮喘(简称哮喘)发病的关键变量,并基于2种方法共同筛选出的变量构建贝叶斯网络模型,为哮喘风险预测和因果推断提供参考。方法利用英国生物样本库(UK Biobank,UKB)72105名研究对象的数据,通过CatBoost结合沙普利可加性解释(SHapley Additive exPlanations,SHAP)模型和随机森林进行变量重要性排序。选取2种算法中排序前15位的共同变量,基于最大最小爬山(max-min hill-climbing,MMHC)算法构建哮喘发病贝叶斯网络模型。采用受试者工作特征(receiver operating characteristic curve,ROC)曲线下面积(area under the curve,AUC)和准确性2个指标进行模型评价。结果新发哮喘共8532例,中位随访时间为7.1(4.0,10.3)年。研究中人群哮喘患病率为11.8%。CatBoost和随机森林2种算法共同筛选出12个变量,分别是性别、年龄、教育程度、BMI、吸烟、花粉症、嗜酸性粒细胞计数、呼吸道感染、慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease,COPD)、过敏性鼻炎、支气管炎、环境灰尘。贝叶斯网络模型分析结果显示:嗜酸性粒细胞计数、花粉症、呼吸道感染、COPD、过敏性鼻炎、支气管炎、环境灰尘与哮喘发病直接相关;性别、年龄、教育程度、BMI、吸烟状态则间接影响哮喘发生风险。CatBoost训练集模型AUC为0.730,模型准确性为0.884;测试集模型AUC为0.710,模型准确性为0.883。随机森林精简模型的AUC为0.720,模型准确性为0.888。结论预防和控制过敏性疾病(花粉症、过敏性鼻炎)及呼吸系统疾病(呼吸道感染、COPD、支气管炎),控制嗜酸性粒细胞水平,避免接触环境灰尘,可降低哮喘发病风险。贝叶斯网络模型可用于预测哮喘发病风险。 展开更多
关键词 支气管哮喘 CatBoost算法 随机森林 贝叶斯网络 风险预测
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