文献类型: 中文期刊
作者: 高帅 1 ; 侯学会 1 ; 汪云 1 ; 王倩 1 ; 陈悦 1 ; 邢瑞 1 ; 王晶 1 ;
作者机构: 1.中国科学院空天信息创新研究院遥感科学国家重点实验室;山东省农业科学院农业信息与经济研究所;北京林业大学园林学院;天津师范大学地理与环境科学学院;中国地质大学地球科学与资源学院
关键词: 机器学习;大数据平台;碳收支;随机森林;时空扩展
期刊名称: 遥感技术与应用
ISSN: 1004-0323
年卷期: 2022 年 37 卷 05 期
页码: 1190-1197
收录情况: 北大核心 ; CSCD
摘要: 陆地生态系统碳收支是全球碳循环研究的重要指标,也是气候变化的重要参数。针对该指标估测的不确定性,基于陆地生态系统通量观测研究网络的实测碳通量数据及遥感卫星观测数据产品,利用机器学习方法进行建模研究。研究选用随机森林算法自动从高质量的星—地训练数据集中学习特征、挖掘数据中的隐含信息以及时序间依赖关系的差异,建立了基于随机森林算法的碳收支参数GPP(Gross Primary Production)、NEP(Net Ecosystem Production)估算模型,并选择标准指标利用验证数据集对模型进行了客观评价。结果分析表明:与MODIS GPP产品相比,该方法在估算精度上有了提高,其中落叶阔叶林预测结果最优,决策系数为R2为0.82,均方根误差为1.93 gCm-2d-1,在其他植被类型上也明显优于传统光能利用率模型产品,更接近于地面通量观测数据。基于相同方法建立的NEP模型也得到了较好的估测结果,落叶阔叶林预测模型的输出结果与通量塔获得的NEP相关关系R2为0.70,RMSE=1.75 g C m-2d-1。GPP和NEP模型精度差异也表明,在进行机器学习建模时,训练数据集自变量的选择仍然需要机理模型支持。为进行陆地生态系统碳收支大范围快速估算,本研究进行了陆地生态系统碳收支遥感监测平台的搭建,该平台以GEE(Google Earth Engine)大数据平台作为数据存储与计算后端,Django和Nginx作为Web服务框架,OpenLayers和jQuery作为前端框架,从而实现了碳收支参数长时间序列大范围的快速计算、结果实时显示等功能。基于该平台和模型获取的2002—2016年全球(60°N—60°S)逐年GPP结果表明,全球平均GPP存在明显的空间差异,显著增加的区域主要集中在亚洲东部地区及北美洲森林地区等。研究表明,基于机器学习和大数据平台进行碳收支参数遥感监测,能够快速提供与地面真实观测较为一致的陆地生态系统区域和全球尺度碳收支遥感监测结果,该流程在一定程度避免了生理过程模型复杂的参数设置,减少了区域和全球大尺度碳收支监测的不确定性。
- 相关文献
[1]发展农业大数据的主要问题及主要任务. 郭承坤,刘延忠,陈英义,孙敏,屠星月. 2014
[2]基于高光谱成像技术识别苹果轻微损伤的有效波段研究. 沈宇,房胜,王风云,李哲,张琛,郑纪业. 2020
作者其他论文 更多>>
-
生态环境状况评价和生态质量评价对比分析 -以济南市为例
作者:刘贵芬;田勇;姜腾龙;刘建军;孙军;王兆军;侯学会
关键词:生态环境状况评价;生态质量评价;对比;黄河流域;济南市
-
小麦条锈病胁迫下光合速率与光谱指数关系研究
作者:张晓艳;侯学会;王猛;王丽丽;刘锋
关键词:小麦;条锈病;光合速率;成像高光谱;估测模型
-
融合语义特征与边缘特征的枸杞空间分布提取
作者:尹昊;张承明;李剑萍;韩颖娟;侯学会
关键词:卷积神经网络;图像分割;高分辨率遥感影像;语义特征;边缘特征;枸杞
-
近35年南四湖水域面积动态变化及驱动力分析
作者:侯学会;徐洪彪;李新华;王猛;隋学艳;梁守真
关键词:南四湖;水域面积变化;气候因素;人类活动;Landsat影像
-
基于时序特征的黄河三角洲土地覆盖动态及驱动力分析
作者:侯学会;李新华;徐洪彪;王猛
关键词:土地利用/土地覆盖;时间序列数据;面向对象分割;驱动力;黄河三角洲
-
不同生育时期玉米洪涝胁迫遥感监测与评估
作者:隋学艳;梁守真;张金盈;王猛;王勇;侯学会;张晓冬
关键词:玉米;涝灾;遥感;监测;评估
-
天津地区某猪场猪源沙门氏杆菌的分离鉴定及药物敏感性分析
作者:王怡梦;刘雪姣;李海花;王倩;盛清凯;乔家运
关键词:猪场;猪霍乱沙门氏杆菌;鼠伤寒沙门氏杆菌;分离鉴定;药物敏感性;致病性