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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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基于多源遥感数据的城市道路坍塌易发性预测 被引量:2
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作者 王明常 于海滨 +6 位作者 曾昭发 王典 韩复兴 张剑 罗修杰 冷亮 刘子维 《吉林大学学报(地球科学版)》 北大核心 2025年第3期1028-1038,共11页
城市道路坍塌是严重的城市安全问题,可能导致人员伤亡和交通中断,对城市运行和社会发展构成威胁。准确预测城市道路坍塌并分析其时空动态变化对城市安全具有重要意义。本研究以广东省深圳市福田区为研究区,利用多源遥感数据,结合随机森... 城市道路坍塌是严重的城市安全问题,可能导致人员伤亡和交通中断,对城市运行和社会发展构成威胁。准确预测城市道路坍塌并分析其时空动态变化对城市安全具有重要意义。本研究以广东省深圳市福田区为研究区,利用多源遥感数据,结合随机森林算法构建了一种城市道路坍塌易发性预测模型,并分析影响模型预测性能的关键指标和城市道路坍塌易发性的关键驱动因素。城市道路坍塌易发性时空预测结果表明:结合光学数据和雷达数据构建的城市道路坍塌易发性预测模型能够比较准确地预测道路坍塌易发性的时空变化,预测决定系数为0.65,预测精度较高;2017—2022年,福田区道路坍塌风险整体呈上升趋势,极低易发区和低易发区面积减少,中易发区和高易发区面积增加。随机森林特征重要性分析结果表明,基于影像数据提取的纹理特征对预测模型贡献度较高。根据地理探测器结果可知,人口、GDP和地下设施是影响城市道路坍塌的三个关键驱动因素。 展开更多
关键词 道路坍塌 随机森林 多源遥感数据 时空变化 广东省深圳市福田区
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顾及空间特征的杆目标渐进式识别分类方法
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作者 田茂义 张佳琦 +2 位作者 刘如飞 张振虎 李子豪 《应用激光》 北大核心 2025年第2期132-140,共9页
针对车载激光点云部分缺失导致的杆柱漏识别、杆顶错分类的问题,提出一种顾及空间特征的杆目标渐进式识别方法。该方法利用级联随机森林模型以及空间关系特征,有效地解决了点云中断续杆目标的准确识别和分类问题。首先,通过级联结构的... 针对车载激光点云部分缺失导致的杆柱漏识别、杆顶错分类的问题,提出一种顾及空间特征的杆目标渐进式识别方法。该方法利用级联随机森林模型以及空间关系特征,有效地解决了点云中断续杆目标的准确识别和分类问题。首先,通过级联结构的上层模型在多尺度的节点切片中的圆弧形态特征获取垂直方向连续圆弧间的空间关系特征,结合圆弧形态特征实现断续杆柱的精确识别;其次,基于级联模型的杆柱识别结果,获取杆柱垂直簇的顶部聚类体,并通过空间关系约束的ESF形状特征获取杆柱与杆顶的空间特征,结合PCA维度特征利用级联模型实现杆顶准确分类。实验结果表明,该方法在两组实验数据中的识别准确率分别达到了96.56%和94.51%,能够有效应对复杂道路场景中杆目标的识别与分类问题,且具有较强的稳定性。 展开更多
关键词 杆目标 级联随机森林 多尺度切片 圆弧 空间特征
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随机森林模型在昆明市学区房价值评估中的应用研究
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作者 何锋 马显光 熊艳婷 《云南地理环境研究》 2025年第3期12-25,共14页
以昆明市为实证对象,研究构建随机森林学区房价值评估模型。采用2018~2022年昆明市7个主城区5823套二手住宅交易数据,从建筑特征、区位特征和学区特征3个维度选取17个影响因素,通过网格搜索和交叉验证优化模型参数,结合地理信息系统分... 以昆明市为实证对象,研究构建随机森林学区房价值评估模型。采用2018~2022年昆明市7个主城区5823套二手住宅交易数据,从建筑特征、区位特征和学区特征3个维度选取17个影响因素,通过网格搜索和交叉验证优化模型参数,结合地理信息系统分析学区溢价效应的空间异质性。结果表明:随机森林模型的平均绝对误差率为5.21%,决定系数达0.936,优于传统Hedonic和BP神经网络模型;学区等级、距市中心距离和建筑面积是影响住宅价格的三大关键因素,累计重要性贡献率达44.4%;省级示范性学校学区平均溢价率为38.26%,市级重点学校学区为21.43%;学区溢价效应呈现“同心圆+扇形”的空间异质性模式,五华区和盘龙区溢价效应最为显著;随机森林模型在15000~30000元/m^(2)价格区间的预测精度最高。 展开更多
关键词 学区房 随机森林 价值评估 空间异质性 昆明市
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中国旅游生态效率与生态旅游关注空间错位及其形成机制 被引量:5
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作者 谢佳亮 王兆峰 《自然资源学报》 北大核心 2025年第4期1012-1031,共20页
科学认识实体空间旅游生态效率与虚拟空间生态旅游关注空间错位及其形成机制,是数实融合浪潮下加速形成新型旅游人地关系和高质量推进人与自然和谐共生的现代化新举措。基于Python平台构建网络数据与统计数据等多源异构数据集,洞悉2011... 科学认识实体空间旅游生态效率与虚拟空间生态旅游关注空间错位及其形成机制,是数实融合浪潮下加速形成新型旅游人地关系和高质量推进人与自然和谐共生的现代化新举措。基于Python平台构建网络数据与统计数据等多源异构数据集,洞悉2011—2021年中国30个省(自治区、直辖市)旅游生态效率与生态旅游网络关注的时空特征,采用重心轨迹模型和空间错位指数探究二者的重心演变及空间错位关系,并借助随机森林回归算法解析空间错位关系的形成机制。结果表明:(1)中国旅游生态效率与生态旅游网络关注总体上呈现增长态势,并形成“东部>中部>西部”的地带分异;二者重心均呈现西南向偏移趋势,但前者向西(南)偏移距离明显小(大)于后者。(2)中国旅游生态效率与生态旅游网络关注以正向空间错位关系为主,并形成“东部地带负向空间错位省(自治区、直辖市)集聚,中西部地带正向空间错位省(自治区、直辖市)集聚”的空间格局。(3)旅游生态效率与生态旅游关注空间错位受到多元因素的共同影响;随着因素水平提升,产业结构、政府调控、交通设施和数字经济会更加促进旅游生态效率增长,旅游集聚、技术创新和市场潜力会更加促进生态旅游网络关注增长。 展开更多
关键词 旅游生态效率 生态旅游 网络关注 空间错位 随机森林回归
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主体功能区视角下黄河流域人口收缩时空变化与影响因素 被引量:1
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作者 高玮 杨励雅 +1 位作者 赵新正 李同昇 《地理研究》 北大核心 2025年第6期1565-1586,共22页
主体功能区战略是我国经济发展和生态环境保护的大战略,决定了我国国土空间开发、利用和保护的基本格局,对于引导社会经济要素流动正发挥关键作用,其中引导人口均衡分布是核心功能。黄河流域作为我国重要的生态安全屏障和工农业地区,城... 主体功能区战略是我国经济发展和生态环境保护的大战略,决定了我国国土空间开发、利用和保护的基本格局,对于引导社会经济要素流动正发挥关键作用,其中引导人口均衡分布是核心功能。黄河流域作为我国重要的生态安全屏障和工农业地区,城市、农业和生态地域功能复杂多样,人口要素流动显著。本研究基于主体功能区视角,使用年均人口变动率、随机森林及多尺度地理加权回归等方法对黄河流域主体功能区人口收缩格局及影响因素进行分析,综合评估各类主体功能区在2010年规划颁布前后引导人口变化的特征及效果。结果表明:(1)2000—2020年黄河流域52%的区县出现人口收缩现象。人口收缩区县占比由2000—2010年的30%增加至2010—2020年的64%,范围和程度明显加剧。(2)对不同主体功能区的人口引导作用有待加强。主体功能区规划颁布以来,城市化地区区域人口增长极空间带动效应不强;农产品主产区形成汾渭及黄淮海平原收缩带,但上游仍存在人口增长极;部分重点生态功能地区并未有效实现人口疏解。(3)对于不同地域功能地区,地理优势是城市化地区引导人口集聚的重要因素;消费、教育以及NDVI水平对于重点生态功能区人口产生显著吸引力;农产品主产区亟待实现产业及经济转型。夜间灯光水平、人均财政收支、社会消费水平、医疗发展水平对人口收缩与集聚产生影响的作用强度空间分异显著。 展开更多
关键词 主体功能区 人口收缩 黄河流域 国土空间规划 随机森林 多尺度地理加权回归
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湟水流域耕地表层土壤有机碳空间分布及其驱动因素分析 被引量:1
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作者 林成清 李润杰 +8 位作者 盛海彦 孔小云 辛继林 崔子龙 杨晓璇 党怡乐 马占明 万基中 张永坤 《西南农业学报》 北大核心 2025年第1期135-144,共10页
【目的】全面、系统地探究湟水流域耕地表层土壤有机碳的空间变异性和分布特征,解析其主要驱动因素,为提升耕地土壤质量、优化农田经营管理提供科学依据。【方法】以湟水流域为研究区域,借助经典统计分析、半变异函数、克里金插值、随... 【目的】全面、系统地探究湟水流域耕地表层土壤有机碳的空间变异性和分布特征,解析其主要驱动因素,为提升耕地土壤质量、优化农田经营管理提供科学依据。【方法】以湟水流域为研究区域,借助经典统计分析、半变异函数、克里金插值、随机森林模型、偏最小二乘结构方程模型,分析流域内耕地表层土壤有机碳的空间分布及其驱动因素。【结果】研究区耕地表层土壤有机碳含量均值为13.68 g/kg,变异系数为32.98%;空间插值最优理论模型为高斯模型,块金系数为40.70%。土壤全氮、球囊霉素土壤相关蛋白、粉粒含量、土壤pH、根系干重、年均温和年均蒸发量对土壤有机碳含量有极显著影响(P<0.01),海拔和年均降水量达显著水平(P<0.05)。土壤性质对土壤有机碳的直接效应为0.76,地形因素主要通过影响气候和植被间接影响土壤性质,进而影响土壤有机碳,其间接效应为0.39。【结论】研究区耕地表层土壤有机碳含量的空间分布受土壤、地形、气候和植被等因素的综合影响,总体呈现出东南低、西北高的分布格局。土壤性质和地形因素分别是研究区耕地表层土壤有机碳空间变异最重要的直接和间接驱动因素,土壤全氮和总球囊霉素是其中最主要的直接驱动因子。 展开更多
关键词 湟水流域 土壤有机碳 空间分布 随机森林 结构方程
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基于数值模拟与勘查数据协同驱动的矿产定量预测——以凡口铅锌矿为例 被引量:1
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作者 肖凡 陈信宇 《大地构造与成矿学》 北大核心 2025年第2期298-316,共19页
之前的成矿预测主要是基于描述性矿床模型,即勘查模型,对地、物、化、遥等各种找矿异常信息进行识别提取与关联融合,评估成矿有利度,从而圈定可能成矿的潜力区。然而,描述性矿床模型实质上是对复杂成矿系统的一种经验性的简化表示,主要... 之前的成矿预测主要是基于描述性矿床模型,即勘查模型,对地、物、化、遥等各种找矿异常信息进行识别提取与关联融合,评估成矿有利度,从而圈定可能成矿的潜力区。然而,描述性矿床模型实质上是对复杂成矿系统的一种经验性的简化表示,主要强调矿产勘查中可直接观测的显式成矿要素,即找矿标志或找矿异常信息,而诸如奇异应力应变、含矿流体运聚、金属物质沉淀等有关成矿过程的物理‒化学参量的隐式成矿要素,由于难以被直接观测,往往在描述性矿床模型中被忽略。成矿预测模型中这些示踪成矿事件的隐式“指纹”信息的缺失,从根本上导致了成矿预测结果的精度低、不确定性增强。为此,本文提出了使用多场耦合数值模拟方法刻画和表征成矿过程中金属富集的有关物理‒化学参量的隐式成矿要素,继而与表示勘查标志异常信息的显式成矿要素进行融合,构建数值模拟与勘查数据协同驱动的成矿预测模型。以凡口铅锌矿床为例,构建力‒热‒流‒化学四场耦合的成矿动力学数值模拟模型,在时空尺度上再现成矿期流体流动和金属沉淀过程,从而获得应力应变、温度变化、流体通量等表征隐式成矿要素的物理‒化学参量。将这些参量作为预测变量,融合到成矿预测模型中,即以应力、应变、温度、流体通量、成矿元素浓度等物理‒化学模拟参量以及有利地层、有利构造等空间变量作为成矿预测模型的特征变量,利用随机森林机器学习算法进行信息融合,计算成矿潜力,对研究区深边部找矿前景进行了预测评价,并与基于描述性矿床模型的数据驱动预测方法结果进行对比。最终得出以下结论:①建立复杂成矿系统的数学‒物理表征模型,利用数值模拟方法表征与成矿作用具有成因联系的隐式成矿条件参数,是成矿预测模型中融合矿床成因模型的有效方法;②与基于描述性矿床模型的数据驱动预测方法相比,数值模拟与勘查数据协同驱动的成矿预测方法能够显著提高矿产定量预测效果,作为一种新的预测模型,具有广泛的参考意义。 展开更多
关键词 数值模拟 随机森林 空间分析 成矿预测 凡口铅锌矿
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黄土丘陵区土壤有机碳含量影响因素分析及空间估测 被引量:4
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作者 霍瑢彦町 刘京 +2 位作者 张锐 林桂玲 代睿 《环境科学》 北大核心 2025年第4期2301-2312,共12页
土壤有机碳(SOC)是土壤肥力的重要评价指标,了解其空间分布特征和影响因素对促进农业可持续发展和国家粮食安全具有重要意义.以陕西省延安市富县为研究对象,从地形、气候、植被及土壤这4种类型环境因子中选取与SOC形成相关的22个环境变... 土壤有机碳(SOC)是土壤肥力的重要评价指标,了解其空间分布特征和影响因素对促进农业可持续发展和国家粮食安全具有重要意义.以陕西省延安市富县为研究对象,从地形、气候、植被及土壤这4种类型环境因子中选取与SOC形成相关的22个环境变量,使用随机森林(RF)、支持向量机(SVM)和地理加权回归(GWR)这3种数字土壤制图方法建立SOC含量估测模型,分析了研究区全域、园地、耕地和林地0~20 cm土壤深度的SOC含量影响因素及其空间分布特征.结果表明:①富县全域ω(SOC)的平均值为8.54 g·kg^(−1),园地ω(SOC)的平均值为6.44 g·kg^(−1),耕地ω(SOC)的平均值为7.49 g·kg^(−1),林地ω(SOC)的平均值为10.22 g·kg^(−1);变异系数分别为36.90%、19.24%、29.88%和32.56%,均属于中等变异程度;②富县全域中,地形、气候、植被和土壤因子均显著影响SOC分布,且对SOC的作用方向差异较大;林地中,坡度(SLP)、年平均温度(MAT)和土壤容重(BD)对SOC有显著的负向作用,年平均降水量(MAP)和全氮(TN)对SOC有显著的正向作用;园地中,pH、TN和全钾(TK)均对SOC有显著的正向作用;耕地中,MAP对SOC有显著的负向作用,TN对SOC有显著的正向作用;③对比不同估测模型的性能,RF估测模型的决定系数(R2)最高、均方根误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE)最低,模型估测误差最小;在实测值和估测值线性拟合结果中,RF的拟合精度R2达到了0.85以上,模型的估测性能最好;④使用RF模型对富县的SOC含量进行空间估测,结果显示全域SOC含量呈现出东低西高的空间分布特征.研究结果可为黄土丘陵区用地结构优化调整提供决策参考以及对SOC的准确估测提供技术支持. 展开更多
关键词 黄土高原 土壤有机碳(SOC) 随机森林(RF) 空间估测 数字土壤制图(DSM)
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2000—2020年兰州市人口时空格局演变及驱动因素分析 被引量:1
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作者 马晓敏 张志斌 +2 位作者 郭倩倩 赵学伟 张宁 《干旱区地理》 北大核心 2025年第1期168-178,共11页
基于2000、2010年和2020年人口普查数据,运用偏移-分享法、随机森林模型等方法,揭示2000—2020年兰州市人口时空演变过程及其驱动因素。结果表明:(1)兰州市不同时段、不同地域的人口增长差异显著,人口郊区化特征明显,且表现为从中心城... 基于2000、2010年和2020年人口普查数据,运用偏移-分享法、随机森林模型等方法,揭示2000—2020年兰州市人口时空演变过程及其驱动因素。结果表明:(1)兰州市不同时段、不同地域的人口增长差异显著,人口郊区化特征明显,且表现为从中心城区向远郊区的“跳跃式”扩散。其中,中心城区始终是吸纳人口最多地区,不过增速放缓;近郊区人口增速不断加快;远郊区人口呈先减少后快速增长态势。(2)从人口偏移增长时空特征来看,以2010年为分界点,2010年前人口正偏移增长的街区主要分布于中心城区,而2010年后则转变为远郊区,特别是国家级新区、开发区人口增长更为明显,呈现“飞地型”人口集聚特征。(3)从驱动因素来看,自然因素、经济因素、社会发展水平、历史沿革是人口空间演变的主要驱动力,政策因素与环境舒适度因素的影响逐步提升,且各重要驱动因子对人口分布的影响作用呈现非线性特征。研究结果对西北内陆城市人口布局优化调控政策具有参考意义。 展开更多
关键词 人口分布 时空演变 郊区化 驱动因素 随机森林模型 兰州市
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中国旅游经济效率与碳排放的异速增长关系及其形成机制 被引量:1
11
作者 谢佳亮 王兆峰 《旅游学刊》 北大核心 2025年第9期16-33,共18页
在效率变革、低碳转型和增速换挡多重背景下,科学认识旅游经济效率与碳排放的异速增长关系,对实现旅游业绿色高质量发展和人与自然和谐共生的现代化意义重大。文章构建旅游经济效率与碳排放异速增长关系分析框架,采用仁慈型交叉效率模... 在效率变革、低碳转型和增速换挡多重背景下,科学认识旅游经济效率与碳排放的异速增长关系,对实现旅游业绿色高质量发展和人与自然和谐共生的现代化意义重大。文章构建旅游经济效率与碳排放异速增长关系分析框架,采用仁慈型交叉效率模型、空间核密度估计、异速增长关系模型和随机森林回归等方法,剖析2000-2021年中国省域旅游经济效率与碳排放的时空分布特征、异速增长关系及其形成机制。研究发现:1)中国旅游经济效率与碳排放总体均形成“东中部高值集聚、西部低值集聚”的地带分异,二者存在空间正相关性,且邻域对本地产生了动态空间效应;2)旅游经济效率与碳排放纵向异速增长标度系数在2000-2010年和2011-2021年前后两个阶段均显著下降,低碳转型态势总体向好,横向异速增长以负异速类型为主,后阶段旅游经济效率增长主导型省域明显增多,但主要分布在东部地带;3)二者异速增长关系受多元因素的动态影响,尤其是受旅游集聚、交通设施、产业结构和对外开放等因素的影响较大,其中,旅游集聚和产业结构更能促进东部地带旅游经济效率与碳排放负异速增长,交通设施和对外开放则对中西部地带促进效应更大。 展开更多
关键词 旅游经济效率 旅游碳排放 异速增长关系 空间核密度估计 随机森林回归
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青岛近岸海域带鱼群体资源分布及其与环境因子的关系
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作者 赵艺丰 赵天亚 +4 位作者 王鹏 张崇良 徐宾铎 薛莹 纪毓鹏 《应用生态学报》 北大核心 2025年第6期1907-1914,共8页
带鱼具有繁殖能力强、生长迅速等特点,是青岛重要的近海渔业捕捞对象,但有关青岛带鱼资源分布特征及其影响因素尚缺乏研究,不利于其资源的保护与利用。本研究根据2018—2022年夏秋季在青岛近岸海域进行的渔业资源底拖网调查数据,结合底... 带鱼具有繁殖能力强、生长迅速等特点,是青岛重要的近海渔业捕捞对象,但有关青岛带鱼资源分布特征及其影响因素尚缺乏研究,不利于其资源的保护与利用。本研究根据2018—2022年夏秋季在青岛近岸海域进行的渔业资源底拖网调查数据,结合底层海水温度、底层海水盐度、水深、经度和纬度等环境和空间因子数据,分析了该海域带鱼资源的时空分布特征,应用随机森林模型分析带鱼资源分布与相关因子的关系。结果表明:青岛近岸海域带鱼资源密度存在一定的年际变化,研究期间带鱼资源密度呈现下降-上升-下降的趋势。成鱼和幼鱼资源密度最高值(31.33和48.09 kg·km^(-2))均出现在2021年,最低值(7.96和8.69 kg·km^(-2))均出现在2022年,幼鱼平均资源密度占比总体呈现上升的趋势。青岛近岸海域带鱼资源分布存在一定的区域差异,集中分布在调查海域的西南部和东北部。幼鱼在调查海域东北部的湾区内每年均有分布但胶州湾内历年均无幼鱼分布。成鱼主要分布在调查海域的西南部和东北部湾区的外围海域。底层水温和底层盐度是影响幼鱼分布的主要影响因子,经度、水深和纬度是影响成鱼分布的主要影响因子。幼鱼的适宜水温范围为23~25.5℃,成鱼的适宜水温为23℃;幼鱼的最适盐度为30.5,成鱼的最适盐度为31.5;幼鱼和成鱼均分布在30 m以浅海域。 展开更多
关键词 带鱼 空间分布 影响因子 随机森林模型 青岛近岸
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利用随机森林算法预测中国东部海域表层沉积物有机碳含量分布
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作者 张潇 李超 +5 位作者 窦衍光 王凤梅 褚明欣 密蓓蓓 梅西 杨守业 《海洋地质与第四纪地质》 北大核心 2025年第4期187-197,共11页
厘清中国边缘海沉积有机碳的分布特征和控制因素有助于建立东亚边缘海有机碳循环模型及其“源-汇”格局。当前中国东部边缘海有机碳分布图的绘制,主要是通过数学插值对采样点之间进行填充。该方法一方面极大地受限于采样站位的位置和数... 厘清中国边缘海沉积有机碳的分布特征和控制因素有助于建立东亚边缘海有机碳循环模型及其“源-汇”格局。当前中国东部边缘海有机碳分布图的绘制,主要是通过数学插值对采样点之间进行填充。该方法一方面极大地受限于采样站位的位置和数量,另一方面通过数学插值填图也忽视了样品与海水理化性质、海底地形和洋流等环境因素的差异,将复杂的地质问题简单化。机器学习方法能够从高维和复杂数据中提取关键信息,构建环境属性特征和预测变量的映射关系。本文借助机器学习方法中常用的随机森林算法,通过对405个海洋沉积物有机碳数据与50个环境属性特征映射关系的学习,预测了中国东部边缘海表层沉积物的有机碳含量。相比根据同样数量样品由克里金插值计算绘制的有机碳分布图,随机森林算法对沉积物有机碳含量预测结果的平均绝对误差、均方根误差、最大残差等误差评价指标均更小,十折交叉检验的R2达到0.6,表现出较高的拟合精度。尤其对于采样密度较低或因采样困难存在样品空缺的海区,随机森林算法能更准确的预测表层沉积物有机碳含量,体现出更符合实际情况的预测潜力和外推性优势。本文所建立的随机森林算法对于未来其他海洋沉积物地球化学指标的预测也同样具有借鉴作用,对于中国东部边缘海的资源调查和环境保护具有重要的现实意义。 展开更多
关键词 空间插值 机器学习 随机森林 表层沉积物 有机碳含量
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1982年—2015年全球森林GPP和NEP对大气CO_(2)施肥效应响应的时空变化趋势研究
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作者 孔祥祺 王斌 +3 位作者 卞少杰 陈妍西 李明泽 范文义 《遥感学报》 北大核心 2025年第1期102-117,共16页
近年来,关于大气CO_(2)施肥效应(β)的定量研究逐渐成为全球碳循环研究的热点。大气中的CO_(2)浓度不断上升在很大程度上影响着总初级生产力(GPP)的变化,进而可能对净生态系统生产力(NEP)产生影响。因此在全球气候变化背景下,准确定量描... 近年来,关于大气CO_(2)施肥效应(β)的定量研究逐渐成为全球碳循环研究的热点。大气中的CO_(2)浓度不断上升在很大程度上影响着总初级生产力(GPP)的变化,进而可能对净生态系统生产力(NEP)产生影响。因此在全球气候变化背景下,准确定量描述GPP对于大气CO_(2)上升的响应(β_(GPP))以及NEP对于大气CO_(2)上升的响应(β_(NEP)),探究其时空变化趋势,对于充分理解大气CO_(2)施肥效应的作用机制有着重要意义。本研究以全球森林作为研究对象,利用EC-LUE GPP数据集和Jena CarboScope NEP数据集,结合随机森林回归模型,定量β_(GPP)和β_(NEP)的时空变化趋势,以及探究不同森林类型和不同气候带β_(GPP)和β_(NEP)的差异。研究结果表明,1982年—2015年全球森林的β_(GPP)和β_(NEP)均值分别为(18.3±14.9)%/100 ppm和(7.4±4.0)%/100 ppm,并呈显著下降趋势,年均下降速率分别为0.14%/100 ppm/a和0.11%/100 ppm/a。大气CO_(2)浓度的上升对全球森林大部分区域的GPP(80.1%)和NEP(81.6%)具有显著的促进作用,然而其中大部分区域的β_(GPP)(52.4%)和β_(NEP)(59.2%)呈现出了显著的下降趋势。随着气候带纬度的升高,β_(NEP)下降速率呈逐渐降低的趋势,β_(GPP)呈逐渐升高的趋势。常绿阔叶林β_(GPP)下降速率最慢,落叶阔叶林β_(GPP)下降速率最快。阔叶林β_(NEP)下降速率大于针叶林。通过本研究,期望为深入了解全球森林对大气CO_(2)施肥效应的响应规律以及评估森林在全球碳循环中扮演的角色,对制定合理的气候变化应对政策提供科学依据。 展开更多
关键词 总初级生产力 净生态系统生产力 CO_(2)施肥效应 全球森林 时空变化趋势 随机森林 EC-LUE JENA CarboScope
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基于空间随机森林的矿产资源定量预测——以河北大庙—红石砬钒钛磁铁矿带为例
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作者 卢紫阳 陈文良 +6 位作者 王功文 刘新星 李风 张帅 刘烊 东玉龙 张智强 《成都理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第5期859-872,共14页
现有矿产资源定量预测方法对空间异质性和空间自相关性关注不足,影响其预测效果。本文以河北大庙—红石砬钒钛磁铁矿带为研究区,运.用K均值(K-means)聚类算法将矿产资源定量预测中广泛使用的随机森林算法(RF)改进为空间随机森林算法(SRF... 现有矿产资源定量预测方法对空间异质性和空间自相关性关注不足,影响其预测效果。本文以河北大庙—红石砬钒钛磁铁矿带为研究区,运.用K均值(K-means)聚类算法将矿产资源定量预测中广泛使用的随机森林算法(RF)改进为空间随机森林算法(SRF)。该算法首先基于K-means聚类构建空间异质性子集,并据此训练多个相互独立的RF模型;然后运用待预测数据与各异质性子集簇心距离的反距离加权集成预测概率,实现空间建模。在此基础上,引入贝叶斯优化算法完成上述算法的超参数自适应调参。结果表明,SRF算法的AUC值(提升6.83%)、准确率(提升8.62%)、F1分数(提升8.52%)相较于传统RF算法均有明显提升,并兼顾较好的可解释性。最终基于SRF模型和浓度-面积分形圈定找矿靶区5处,有效支撑研究区后续找矿,并为兼顾空间异质性与空间自相关性的矿产资源定量预测提供了有效方法。 展开更多
关键词 空间随机森林 贝叶斯优化 浓度-面积分形 大庙—红石砬钒钛磁铁矿带 矿产资源定量预测
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大兴安岭不同演替阶段天然林优势树种空间分布格局 被引量:1
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作者 肖云友 蔺雪莹 董灵波 《生态学报》 北大核心 2025年第8期4009-4021,共13页
种群的空间分布格局能够反映森林群落的构建过程和物种共存的生态策略。以2017年和2023年大兴安岭地区翠岗林场白桦林(先锋阶段)、白桦-兴安落叶松混交林(过渡阶段)和兴安落叶松林(顶级阶段)的3个100 m×100 m动态监测样地数据为基... 种群的空间分布格局能够反映森林群落的构建过程和物种共存的生态策略。以2017年和2023年大兴安岭地区翠岗林场白桦林(先锋阶段)、白桦-兴安落叶松混交林(过渡阶段)和兴安落叶松林(顶级阶段)的3个100 m×100 m动态监测样地数据为基础,采用成对相关函数、汇总统计函数和三变量随机标记法,分析各阶段林分中优势树种大树、死幼树和活幼树的空间格局和相互作用。结果表明:白桦和兴安落叶松的大树、死幼树和活幼树格局均随尺度增加呈现随机分布。随着演替的进行,在小尺度(≤5 m)内,白桦大树均呈现均匀分布,活幼树则由聚集分布逐渐向随机分布转变,死幼树呈随机分布-聚集分布-均匀分布的变化规律。兴安落叶松大树和死幼树在小尺度内呈随机分布-聚集分布-随机分布的变化规律,活幼树均在小尺度聚集分布。其次,两树种种内关联性大多呈负相关和无相关,其中展现聚集格局的物种,种内空间关联主要呈无相关。密度依赖效应在演替进程中普遍存在,两树种幼树检测到的密度依赖作用均随着演替阶段由负向正转变。研究不支持Janzen-Connel假说,即各演替阶段的幼树在接近同种大树时,未检测到存活概率显著降低。相反,白桦幼树在顶级阶段的不同尺度上接近同种和异种大树能提高存活概率。兴安落叶松幼树在过渡阶段的同种大树0—15 m尺度范围内和在顶级阶段的白桦大树5—15 m尺度范围内能提高存活概率。 展开更多
关键词 大兴安岭 空间格局 三变量随机标记 演替阶段 天然林
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多源异构遥感影像的半干旱区洪涝水体识别与变化监测
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作者 王燕婷 杨耘 +4 位作者 刘艳 程镕杰 刘文蕾 廖能 陈修全 《水利水电技术(中英文)》 北大核心 2025年第2期45-58,共14页
【目的】针对西北干旱区洪涝遥感监测中影像时相分辨率低、光谱异质性高导致洪涝区域识别精度不高,无法提取更详细的洪灾变化信息的问题,提出了一种基于空-谱特征融合及多源异构遥感影像关联分析的洪涝区域识别及变化监测方法。【方法... 【目的】针对西北干旱区洪涝遥感监测中影像时相分辨率低、光谱异质性高导致洪涝区域识别精度不高,无法提取更详细的洪灾变化信息的问题,提出了一种基于空-谱特征融合及多源异构遥感影像关联分析的洪涝区域识别及变化监测方法。【方法】以新疆阿勒泰地区萨尔胡松乡发生的洪灾事件为例,获取了洪涝事件前后Landsat8、HJ-1A、Sentinel-2A和GF-1七个时相的多光谱影像,并从中提取了水体指数(NDWI、NDMBWI、WI2021)以及影像光谱反射率,熵和同质性纹理特征形成多维特征向量,并采用PCA降维;进而,利用多特征融合的随机森林(RF)分类器分别对不同时期的遥感影像进行水体识别。最后,通过比较相邻时相影像的水体识别结果提取了洪涝区域的信息,实现了洪水淹没区域变化过程的动态监测。【结果】经验证,Landsat影像水体提取结果虚警率分别为0.21%、0.28%和0.32%,漏警率为2.17%、3.37%和0.110%,最大洪涝面积为355.1 km^(2),其中淹没耕地和草地面积分别为134.3 km^(2)、229.2 km^(2)。【结论】结果表明:通过PCA技术实现多特征融合的RF识别算法显著改善了单时相Landsat影像中零散水体识别精度低等问题,水体识别总体精度比NDWI水体指数法提高了13.7%、10.8%和2.03%;采用多源遥感影像数据使监测周期最短可提升至1周,使提取的洪水演变过程信息更详细,弥补了卫星过境时间的不足;此外,洪灾动态变化遥感监测结果与气象、水文观测数据发展趋势基本一致。通过对萨尔胡松乡洪涝水体识别与变化监测,充分展示了在半干旱地区,多源光学遥感影像能够有效地识别水淹区域,为应急救灾提供了重要的数据支持。 展开更多
关键词 多源遥感影像 水体识别 空-谱特征融合 随机森林 时空变化分析 洪灾监测 洪水 气候变化
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主客观赋权法下不同空间分辨率栅格单元对崩岗易发性的影响研究
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作者 夏浪 夏王晓 +3 位作者 郭飞 程冬兵 王俊 陈溍 《水土保持研究》 北大核心 2025年第6期208-215,224,共9页
[目的]探究指标体系构建和不同空间分辨率对崩岗易发性评价的影响,为赣南地区崩岗易发性评价的栅格单元分辨率的选取提供参考。[方法]以瑞金市为研究区,利用主客观赋权法(层次分析法和地理探测器)构建评价指标体系,选取20 m,30 m,40 m,5... [目的]探究指标体系构建和不同空间分辨率对崩岗易发性评价的影响,为赣南地区崩岗易发性评价的栅格单元分辨率的选取提供参考。[方法]以瑞金市为研究区,利用主客观赋权法(层次分析法和地理探测器)构建评价指标体系,选取20 m,30 m,40 m,50 m,60 m,70 m,80 m,90 m,100 m,200 m,300 m,400 m,500 m共13种空间分辨率栅格单元,采用随机森林模型开展崩岗易发性评价。[结果](1)影响瑞金市崩岗易发性的重要评价指标排序依次为降雨侵蚀力、坡度、降雨量、叶面积指数、植被覆盖度、土壤可蚀性、坡长坡度因子、着色指数、修正土壤调整植被指数;(2)在20 m栅格大小下的模型预测性能最好,AUC值为0.88,且随着空间分辨率的降低,AUC值呈现波动降低的趋势;(3)瑞金市高和较高易发性分区主要分布于沙洲坝镇、云石山乡、万田乡、黄柏乡、九堡镇、叶坪乡、谢坊镇、武阳镇等地区。[结论]对崩岗发生的影响最大的指标因子为降雨侵蚀力,在本次研究选取的13种空间分辨率中,20 m栅格大小下的模型预测性能最好。 展开更多
关键词 崩岗 组合赋权法 随机森林 空间栅格分辨率 易发性
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河南省农业面源总磷污染时空演变特征及影响因素分析 被引量:1
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作者 李兴明 李玲 +3 位作者 范行行 尚元一 李栋浩 吴用 《农业资源与环境学报》 北大核心 2025年第4期944-955,共12页
为评估面源总磷(TP)污染排放量及其主要驱动因素,本研究以高产量和高投入量为特点的河南省为例,基于清单分析法评估2000—2020年研究区各县TP污染排放量,探讨TP污染的时空变化特征、主要污染来源和空间集聚情况,并运用随机森林模型和地... 为评估面源总磷(TP)污染排放量及其主要驱动因素,本研究以高产量和高投入量为特点的河南省为例,基于清单分析法评估2000—2020年研究区各县TP污染排放量,探讨TP污染的时空变化特征、主要污染来源和空间集聚情况,并运用随机森林模型和地理探测器识别TP污染的关键驱动因素和主要影响因子。结果表明:2000—2020年间,河南省TP排放量从1.051×10^(5)t上升至1.158×10^(5)t,呈现先上升后下降的趋势;化肥和畜禽养殖是TP排放量的主要来源,两者贡献率从80.23%上升至82.52%。河南省TP排放量呈现东南高、西北低的空间特征。邓州市、滑县的TP排放总量最多,分别为3 525.60、3 126.07 t;TP污染的热点区域主要集中在黄淮海平原以及西南部分县区,冷点区主要分布在豫西地区。地理探测器结果表明农业生产条件(解释度q=0.617)、磷肥施用量(q=0.496)、高程(q=0.324)和坡度(q=0.340)是TP污染的主要驱动因素;随机森林结果表明农业生产条件、磷肥施用量、坡度、城镇化率和环境规制是TP污染的驱动因素中相对重要性较高的影响因子。研究表明,我国农业政策影响了河南省TP污染排放量,而且驱动因素的影响机制不同,未来需制定针对性的农业发展和管理政策,这对提高该区域农业面源污染防控和可持续发展具有重要意义。 展开更多
关键词 农业面源污染 总磷 时空演变 驱动因素 随机森林 地理探测器
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黑龙江省嫩江市土壤容重空间分布格局及传递函数构建
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作者 王冰洁 秦诗涵 +7 位作者 李德成 胡文友 姜军 迟凤琴 张超 张久明 徐英德 汪景宽 《中国农业科学》 北大核心 2025年第9期1791-1803,共13页
【目的】针对东北典型黑土区耕地土壤“变硬”程度及其空间分布不明确问题,以黑龙江省嫩江市为例,对土壤容重空间分布格局进行预测分析,并建立基于有机质含量、紧实度等因素的土壤容重传递函数。【方法】通过Pearson相关性分析和主成分... 【目的】针对东北典型黑土区耕地土壤“变硬”程度及其空间分布不明确问题,以黑龙江省嫩江市为例,对土壤容重空间分布格局进行预测分析,并建立基于有机质含量、紧实度等因素的土壤容重传递函数。【方法】通过Pearson相关性分析和主成分分析评估土壤属性、气候变量以及地形变量对土壤容重影响的重要程度,运用随机森林模型进行土壤容重预测制图。同时,基于多元线性回归和支持向量机等多种模型构建土壤容重传递函数,并比较其精度。【结果】土壤容重与土壤含水量、有机质含量呈显著负相关,同时受黏粒、砂粒、p H及年均气温和年均降水量等土壤和气候因素的影响,地形因素影响相对较小。进一步预测制图发现,嫩江市土壤容重均呈现由东北(1.08—1.17 g·cm^(-3))向西南(1.30—1.40 g·cm^(-3))逐渐递增,且呈现亚表层土壤容重高于表层的趋势。此外,土壤容重和紧实度随土壤深度增加而增加,但土壤容重变化较缓(1.20—1.44 g·cm^(-3)),而紧实度主要在表层(0—20 cm)迅速增加(变化幅度约为300 kPa);土壤有机质含量随深度增加而降低。通过土壤容重与有机质含量、紧实度等参数进行函数拟合,发现二项式模型和支持向量机分别在有机质—容重、紧实度—容重的拟合中具有较高的R^(2)值,表现出较好的拟合效果和较强的解释力。在亚表层土壤中,通过紧实度构建的土壤容重传递函数预测精度(R^(2)=0.55,RMSE=0.1)高于通过土壤有机质构建的模型(R^(2)=0.43,RMSE=0.12)。【结论】嫩江市土壤容重呈东北低西南高的分布趋势,且受土壤属性、气候和地形等多种因素的共同影响。基于紧实度的传递函数可作为东北黑土容重变化及“变硬”程度的快速诊断方法。 展开更多
关键词 东北黑土 土壤容重 土壤紧实度 土壤有机质 空间分布 传递函数 随机森林模型
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