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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:2
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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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贵州区域土壤As空间分布异质性及影响因素研究
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作者 胡琳 刘方 +2 位作者 朱健 陈祖拥 刘元生 《贵州师范大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第1期24-33,共10页
通过对贵州区域不同类型的自然土壤,按淋溶层(A)、淀积层(B)、母质层(C)进行剖面采样及As含量分析,并采用R语言随机森林回归模型、ArcGIS地统计学半变异函数分析及克里金插值法对数据进行统计分析,探讨贵州区域不同土层土壤As含量空间... 通过对贵州区域不同类型的自然土壤,按淋溶层(A)、淀积层(B)、母质层(C)进行剖面采样及As含量分析,并采用R语言随机森林回归模型、ArcGIS地统计学半变异函数分析及克里金插值法对数据进行统计分析,探讨贵州区域不同土层土壤As含量空间异质性及影响因素。结果表明,贵州区域土壤As含量存在明显的空间异质性,在水平分布上,土壤As的空间块金系数呈A层(0.61)>B层(0.22)>C层(0.13),A层属中等强度空间自相关性,B、C层空间自相关性强烈,特别是C层;土壤As含量以低、中As区(≤30 mg/kg)为主,高As区(>30 mg/kg)仅分布于黔西南、黔中、黔东南和铜仁市的局部地区。在垂直分布上,土壤As含量的变异系数呈C层(0.89)>B层(0.87)>A层(0.75),表明土壤剖面中As含量的空间异质性随土层深度加深而增强。随机森林回归模型排序结果表明,岩性、地层年代、土壤类型是影响不同土层As含量的3个主要因素(P<0.01),三者之间存在密切的地球化学关系,其中岩性为首要影响因素,碳酸盐岩区域土壤As含量高于碎屑岩区域土壤,随着区域岩性组合中碳酸盐岩占比的增加,土壤As含量出现明显的累积特征。不同土壤类型的剖面层次(A、B、C)中As平均含量的大小顺序为石灰土>黄壤>黄棕壤>棕壤>红壤>紫色土,其中石灰土C层的As含量显著高于A层(P<0.05),其余土壤类型的剖面层次之间As含量未出现显著性的差别(P>0.05)。 展开更多
关键词 AS 空间分布 贵州 岩性 随机森林回归模型
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广州市城市环境噪声昼夜空间分布模拟与特征分析
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作者 张雪 周素红 +2 位作者 琚鸿 陈鸿展 陈漾 《地理科学》 北大核心 2026年第2期478-489,共12页
准确掌握城市噪声的时空分布特征对于城市环境噪声防治、管控以及减轻与噪声接触有关的不利健康后果至关重要。本文基于2011—2019年广州市城市环境噪声监测数据,通过随机森林方法对广州市8个区的昼夜环境噪声时空分布进行模拟与特征分... 准确掌握城市噪声的时空分布特征对于城市环境噪声防治、管控以及减轻与噪声接触有关的不利健康后果至关重要。本文基于2011—2019年广州市城市环境噪声监测数据,通过随机森林方法对广州市8个区的昼夜环境噪声时空分布进行模拟与特征分析。结果表明:广州市昼夜噪声无明显的年度和季度变化特征,但随居民的活动时间节律有明显的日波动特征。昼、夜噪声模拟值分别为52.92~63.20 dB和37.21~55.33 dB。昼夜噪声空间分布有明显的异质性,总体上中心城区噪声高,且高噪声区域多分布在立交桥、城市高/快速路和主要交通节点间的交通干线等周围区域,其次为工业园区和商业中心周围。研究构建的环境噪声时空分布模拟与分析框架,可为居民环境噪声暴露风险和健康影响评估以及针对性的城市噪声防治和管控措施制定提供理论支撑。 展开更多
关键词 环境噪声 昼夜噪声空间分布 随机森林模型 广州市
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滇中城市群植被生产力演变轨迹及其影响因素
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作者 金笛 张朋兴 周明刚 《生态与农村环境学报》 北大核心 2026年第3期322-334,共13页
滇中城市群作为西部大开发的重点区域、生态文明建设的先行示范标杆,开展其植被生态系统生产力的演变轨迹研究,对改善区域生态环境质量与特色风貌、构建高原宜居型城市群具有重要的理论与实践意义。基于MOD13A3Ⅵ版归一化差异植被指数(N... 滇中城市群作为西部大开发的重点区域、生态文明建设的先行示范标杆,开展其植被生态系统生产力的演变轨迹研究,对改善区域生态环境质量与特色风貌、构建高原宜居型城市群具有重要的理论与实践意义。基于MOD13A3Ⅵ版归一化差异植被指数(NDVI)数据,通过多模型轨迹诊断法和空间随机森林等方法,分析了2000—2022年滇中城市群植被生态系统生产力演变轨迹及其自然社会影响因素。结果表明:(1)2000—2022年,滇中城市群植被生态系统生产力演变呈正向、负向及无明显趋势轨迹数占比分别为71.55%、6.67%和21.78%;其中正向轨迹以线性演变类型为主导,负向轨迹则以突变演变类型占比最高。研究区植被生态系统生产力演变轨迹整体呈正向上升趋势,大面积区域植被生产力实现持续稳定提升,部分区域则保持相对稳定状态,且全域范围内植被生产力的正负突变现象均较为频繁。(2)植被生产力正向演变轨迹主要分布于研究区北部及西南部区域,负向演变轨迹则集中在中东部与中南部区域。在1000~3000 m海拔范围内,较低海拔区域负向轨迹数占比较大,而较高海拔区域正向轨迹数占比较大。(3)人类活动对滇中城市群植被生产力的影响程度显著高于自然因素,其中人类活动因子中以夜间灯光、人口密度的影响最为突出,自然因子则以年平均气温、潜在蒸散发及土壤全氮含量的作用更为显著;林地、耕地、草地向建设用地的转化,易催生大量植被生产力负突变轨迹;年平均气温、降雨量和潜在蒸散发3者交互影响植被生产力。本研究结果可为滇中城市群的城市规划编制、生态修复实践及生态环保工程实施提供科学参考与决策支撑。 展开更多
关键词 多模型轨迹诊断法 滇中城市群 植被生产力 空间随机森林模型
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基于IV-RF耦合模型与空间约束采样的滑坡易发性评价优化
5
作者 张云 许文浩 +6 位作者 宋国虎 鲁科 罗伟奇 资锋 梁安宁 邓思琪 高俊华 《中国水土保持科学》 北大核心 2026年第1期115-125,共11页
【目的】耒阳市滑坡灾害频发,对人民生命财产和生态安全构成严重威胁。为提高滑坡易发性评价的精度,【方法】以湖南省耒阳市为研究区,构建信息量模型(information value model,IV)与随机森林模型(random forest,RF)耦合的IV-RF模型,引... 【目的】耒阳市滑坡灾害频发,对人民生命财产和生态安全构成严重威胁。为提高滑坡易发性评价的精度,【方法】以湖南省耒阳市为研究区,构建信息量模型(information value model,IV)与随机森林模型(random forest,RF)耦合的IV-RF模型,引入空间约束采样策略优化负样本选取策略,开展滑坡易发性评价。通过ROC曲线和AUC值对3种模型进行对比分析,同时提出综合性能指数用于综合评价模型表现。【结果】1)IV-RF耦合模型表现优于单一模型,AUC=0.952,综合性能指数(Accuracy+F1+MCC)为2.593。极高-高易发区滑坡点分布密集,极低-低易发区滑坡点极少,验证模型具有较高的空间预测精度。2)工程地质岩组因子是影响研究区滑坡发育最重要的评价因子之一。【结论】IV-RF耦合模型结合IV的数据定量解译与RF的非线性识别能力,可有效提升模型识别精度,研究结果可为研究区滑坡灾害风险防控、水土保持和国土空间规划提供科学依据。 展开更多
关键词 负样本选取 随机森林模型 信息量模型 滑坡 易发性评价 空间约束采样 综合性能指标 信息量–随机森林耦合模型 湖南耒阳
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基于高光谱及机器学习的植被等效水厚度研究
6
作者 邱凌 周涛 +2 位作者 宋词 杨锐锋 唐晓鹿 《铁路节能环保与安全卫生》 2026年第1期1-9,共9页
植被等效水厚度(EWT)是表征植被生态生理性状的关键指标,其从叶片尺度向生态尺度进行空间外推的不确定性目前尚未明确。研究以成都市都江堰丘陵地带为研究对象,基于无人机高光谱数据的光谱反射率特征,利用RF与XGBoost 2种机器学习算法,... 植被等效水厚度(EWT)是表征植被生态生理性状的关键指标,其从叶片尺度向生态尺度进行空间外推的不确定性目前尚未明确。研究以成都市都江堰丘陵地带为研究对象,基于无人机高光谱数据的光谱反射率特征,利用RF与XGBoost 2种机器学习算法,系统揭示植被EWT在0.5 m、1 m、2 m共3种空间分辨率下的空间异质性及其驱动成因。结果显示:野外观测EWT平均水平为0.014 g/cm^(2),高光谱的504 nm、533 nm、680 nm、770 nm和904 nm为EWT反演的敏感波段;随着空间分辨率降低,由敏感波段改进的特征指数对各模型的贡献逐渐增大;在2 m空间分辨率下,基于REP_1指数与Cor指数构建的RF与XGBoost模型估算效率最高,且模型效率随输入变量空间分辨率降低呈上升趋势;研究区内植被EWT平均值为(0.013±0.003)g/cm^(2)(取值范围为0.006~0.023 g/cm^(2)),其高值区域主要分布于人为扰动显著的经济果园及居住点周边。说明空间分辨率变化对模型捕获植被EWT时空分布模式的能力影响显著;通过调整植被水分敏感特征参数的空间分辨率,实现丘陵地区EWT的高精度模拟,可为植被水分参数的跨尺度遥感反演提供可行方案和参考。 展开更多
关键词 特征指数 随机森林 极端梯度迭代 模型精度 空间分辨率
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人工智能产业空间分布特征与影响因素研究
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作者 贺刚 龚雪梅 《当代经济》 2026年第2期22-30,共9页
在技术革新与数字化转型的驱动下,人工智能产业呈现快速发展态势。本研究基于2000—2023年我国的287个地级及以上城市的微观企业数据,综合运用随机森林模型(RF)、偏依赖图(PDP)与最小二乘法(OLS)分析人工智能产业空间分布特征与影响因素... 在技术革新与数字化转型的驱动下,人工智能产业呈现快速发展态势。本研究基于2000—2023年我国的287个地级及以上城市的微观企业数据,综合运用随机森林模型(RF)、偏依赖图(PDP)与最小二乘法(OLS)分析人工智能产业空间分布特征与影响因素,研究发现:人工智能产业时空演变呈现阶段性加速特征;空间分布高度集聚于长三角、珠三角、京津冀及成渝四大集群,表现出“东高西低、沿海向内陆递减”的梯度分异格局。多维驱动因素中,金融发展、科技创新、信息化水平与创业活跃度均具有显著正向影响;与之相反,电信基础设施与专业人才则呈现负相关关系。基于此,应通过强化东部技术辐射效应、破解中西部地区金融与数字瓶颈、优化人才结构等举措,推动区域协同发展。 展开更多
关键词 人工智能产业 空间分布 产业演化 随机森林模型 偏依赖图
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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 被引量:3
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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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2000—2020年兰州市人口时空格局演变及驱动因素分析 被引量:2
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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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东北黑土区耕地侵蚀退化空间分异特征 被引量:2
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作者 田芷源 卢慧中 +2 位作者 马瑞 赵艳 梁音 《土壤学报》 北大核心 2025年第4期931-945,共15页
土壤侵蚀是引发黑土地退化的重要原因,目前仍缺乏有关东北黑土区耕地侵蚀退化的综合评价。厘清黑土区侵蚀退化空间分异特征及侵蚀退化类型,将有利于因地制宜实施黑土地保护与修复技术模式。本文基于东北地区土种调查和土系调查土壤样点... 土壤侵蚀是引发黑土地退化的重要原因,目前仍缺乏有关东北黑土区耕地侵蚀退化的综合评价。厘清黑土区侵蚀退化空间分异特征及侵蚀退化类型,将有利于因地制宜实施黑土地保护与修复技术模式。本文基于东北地区土种调查和土系调查土壤样点理化性质,构建了土壤质量综合指数,并使用环境协变量和随机森林模型反演得到1980年和2010年90 m分辨率的耕地质量空间分布图。同时根据不同侵蚀营力及强度和土壤质量退化程度划分出15种黑土地侵蚀退化类型。结果表明:东北黑土区约1/3耕地发生侵蚀退化,其中水蚀退化面积广且程度严重,最典型的是水蚀轻度-退化严重类型,分布在大兴安岭东侧、小兴安岭北部、松嫩平原南部及长白山北部;风蚀退化以风蚀重度-退化轻微类型为主,分布在松辽平原中部及科尔沁沙地;融蚀退化所占耕地面积较少且程度轻微,集中分布于大兴安岭西部山麓。整体而言,黑土地土壤质量越高,土壤退化程度越严重,受到重度侵蚀的影响较大,水蚀导致的耕地退化最为严重。针对空间分布各异的侵蚀退化类型应推广差异化的黑土地保护与可持续利用技术。 展开更多
关键词 黑土地 耕地质量 土壤侵蚀 随机森林模型 空间分布
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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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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:2
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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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基于地理加权随机森林模型的流动人口驱动因子研究--以湖南省县域为例
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作者 朱珠 郑卫民 +2 位作者 李晟 吴博 周宸旭 《上海城市规划》 北大核心 2025年第6期99-107,共9页
目前,县域人口流动的驱动机制研究多基于传统线性模型,难以捕捉驱动因子的非线性阈值效应和空间异质性。引入机器学习中的RF和GWRF模型,通过构建“系统阈值-地理权重”双维框架,利用2000-2020年人口普查数据融合多源地理大数据,以湖南... 目前,县域人口流动的驱动机制研究多基于传统线性模型,难以捕捉驱动因子的非线性阈值效应和空间异质性。引入机器学习中的RF和GWRF模型,通过构建“系统阈值-地理权重”双维框架,利用2000-2020年人口普查数据融合多源地理大数据,以湖南省县域为研究对象,探究经济、社会、环境和区位4类因子对人口县内流动、跨县流入和跨县流出的作用规律。研究发现:(1)湖南省人口流动呈现梯度分异和多中心演化趋势;(2)湖南省人口流动主要受经济要素限制和生态要素约束;(3)流动人口的驱动机制存在明显的阈值效应和边际递减规律;(4)流动人口的驱动机制在空间上存在明显的“核心极化-边缘收缩”特征。研究结果可为中部地区的人口流动管理提供“动态阈值预警-空间靶向施策”的方法论参考。 展开更多
关键词 流动人口 驱动因子 非线性阈值 空间异质性 地理加权随机森林模型 湖南省县域
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多模型集成驱动下的川中丘陵区土壤属性制图方法研究
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作者 邓春秀 何霞 +7 位作者 陈小辉 董秀春 唐康其 曾瑜苹 郭伟 黄平 王思 李源洪 《西南农业学报》 北大核心 2025年第10期2064-2075,共12页
【目的】丘陵区地形复杂、成土环境异质性强,传统方法难以实现土壤属性的高精度空间预测。本研究以四川省遂宁市为典型区域,旨在评估多模型的适用性,从而选择最优模型方案,揭示土壤属性的空间分异规律及其主控环境因子,评估近40年土壤... 【目的】丘陵区地形复杂、成土环境异质性强,传统方法难以实现土壤属性的高精度空间预测。本研究以四川省遂宁市为典型区域,旨在评估多模型的适用性,从而选择最优模型方案,揭示土壤属性的空间分异规律及其主控环境因子,评估近40年土壤属性演变趋势,为精准土壤管理提供数据支撑与技术路径。【方法】基于遂宁市4133个表层样点,选取pH、有机质(OM)、阳离子交换量(CEC)、全氮(TN)4项指标,整合气候、地形、母质、遥感指数、人类活动5类共25个环境变量。采用随机森林(RF)筛选关键环境因子,系统对比普通克里金(OK)、极端梯度提升(XGBoost)、随机森林(RF)、Stacking及随机森林残差克里格(RF+OK)共5种模型在土壤属性制图中的精度,并结合决定系数(R^(2))、均方根误差(RMSE)、一致性相关系数(CCC)以及偏差(Bias)等指标综合评价模型性能,进一步开展变量重要性分析,解析土壤属性分异的主控环境因子。【结果】①模型比较结果表明:RF+OK模型在独立测试集上表现出最优性能(平均R^(2)=0.78±0.04),显著优于其他模型(如Stacking R^(2)=0.65),该模型有效融合RF对环境因子的非线性解析能力与OK对空间自相关的残差校正。②土壤属性空间分异驱动模式呈现属性特异性:内源属性(pH、CEC)主要受地质本底(地层+岩性,重要性>22.8%)控制;外源属性(OM、TN)则由人类活动-水文过程(土地利用+河网距离,重要性>42.2%)主导。③空间格局:不同模型预测的空间格局总体相似,但存在关键差异。④时空演变:近40年土壤属性呈现“三升一降”趋势:OM(均值15.67 g/kg)、CEC(均值23.21 cmol/kg)、TN(均值1.12 g/kg)显著上升,但pH>8.5和pH≤4.5的酸碱极端面积扩展,构成土壤退化风险核心。【结论】RF+OK模型为丘陵区土壤属性制图提供有效路径,遂宁市土壤属性演变受“地质本底-人类活动-空间依赖”三维复合驱动,亟需基于“地质分区-精准施策”理念构建智慧土壤管理平台,以应对土壤碱化加剧与肥力不均衡等风险。 展开更多
关键词 随机森林残差克里格 Stacking模型 环境变量 时空演变 川中丘陵区
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基于人居尺度的中国城市热岛强度时空变化及其驱动因子解析 被引量:29
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作者 孙艳伟 王润 +1 位作者 郭青海 高超 《环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期501-512,共12页
全球变暖的大背景下城市地表热环境的日趋恶化是全球现代城市共同面临的生态环境问题之一,对城市地区居民的身心健康、空气质量改善以及植被生长发育等诸多方面造成不利影响.本文利用2001~2018年时间序列MODIS地表温度数据产品,基于一... 全球变暖的大背景下城市地表热环境的日趋恶化是全球现代城市共同面临的生态环境问题之一,对城市地区居民的身心健康、空气质量改善以及植被生长发育等诸多方面造成不利影响.本文利用2001~2018年时间序列MODIS地表温度数据产品,基于一致性方法对我国1232个主要城镇人居斑块(面积>10 km2)的热岛强度及其时空变化模式进行了定量测度,并应用随机森林回归模型(RF)试图揭示人类活动、城市形态、地形、植被以及气象因素对我国城市热岛强度的非线性驱动机制.结果表明,在人居尺度上,我国超过90%的城镇存在显著的昼夜热岛现象;昼夜城市热岛强度分别达到(0.75±0.6)℃和(0.81±0.53)℃,且夏季日间热岛强度显著高于冬季,冬夏季节夜间热岛强度差异不大.2001~2018年间我国白天热岛强度呈现逐年轻微下降趋势,而冬季夜间热岛显著增加,在夏季和年均尺度上则无显著变化.在空间分布上,我国东部沿海省份的白天热岛强度显著高于西北和高原省份,而夜间热岛分布模式正好与之相反.RF回归结果表明,城镇的气候背景(年均降雨量)和地理位置(纬度)是我国昼夜城市热岛的最为重要的两个主控因子.此外,缩小城乡绿色植被覆被差异对白天热岛的减缓将起到一定作用,而优化调控中小型城镇建成区规模与人口密度对缓解我国夜间热岛的持续升高也将起到积极作用. 展开更多
关键词 城市热岛(UHI) 人居尺度 时空变化 随机森林 驱动因子
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基于空间聚类的杉木生长预测方法 被引量:4
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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降水诱发山体滑坡空间预测技术 被引量:12
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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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基于随机森林模型的山体滑坡空间预测研究 被引量:27
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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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“三生”功能视角下黄河流域城市人居环境动态演变与机制 被引量:47
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作者 赵宏波 谷天顺 +1 位作者 孙东琪 苗长虹 《地理学报》 EI CSSCI CSCD 北大核心 2023年第12期2973-2999,共27页
城市人居环境建设是推动黄河流域高质量发展的重要内容,也是实现流域人地关系协调的综合表征。本文基于“生产—生活—生态”功能视角构建城市人居环境评价指标体系,综合运用灰色关联-TOPSIS、空间马尔科夫链、地理加权随机森林(GWRF)... 城市人居环境建设是推动黄河流域高质量发展的重要内容,也是实现流域人地关系协调的综合表征。本文基于“生产—生活—生态”功能视角构建城市人居环境评价指标体系,综合运用灰色关联-TOPSIS、空间马尔科夫链、地理加权随机森林(GWRF)模型等方法,深入剖析2011—2020年黄河流域城市人居环境动态演变与影响机制。结果表明:①黄河流域城市人居环境总体呈现出东高西低、南高北低的正向聚集空间分布特征,形成以西安市、郑州市、青岛市和山东大学为主的人居环境高值区,以铜川市、中卫市和嘉峪关市为主的人居环境低值区。②黄河流域城市人居环境动态演变具有显著的空间交互作用和动态转移趋同现象,人居环境等级存在一定程度的转移路径“自身锁定”效应,人居环境水平通常只在相邻等级间发生转移,发生跨等级转移的概率较小。③人居环境是经济水平、环境质量和社会资源综合作用的结果,经济水平占据主导地位,消费水平、空气质量和交通资源等是影响城市人居环境水平的主要因素。④GWRF模型能够有效解释影响因素在局部地理空间上所表现出的空间异质性特征,可成为人居环境研究领域一项更有效的解释工具。本文深化了人居环境研究理论方法,并为推动黄河流域人居环境建设和高质量发展提供科学参考。 展开更多
关键词 “生产—生活—生态”功能 人居环境 空间马尔科夫链 地理加权随机森林模型 黄河流域
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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:2
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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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