基于空间大数据及机器学习的红壤数字制图研究

编号 zgly0001740206

文献类型 期刊论文

文献题名 基于空间大数据及机器学习的红壤数字制图研究

作者 杨阳  叶江霞  王艳霞  蔡志勇  周汝良 

作者单位 西南林业大学地理与生态旅游学院  西南林业大学林学院  中航通飞研究院有限公司/中国特种飞行器研究所 

母体文献 西部林业科学 

年卷期 2021,50(6)

页码 31-39

年份 2021 

分类号 P208  S15 

关键词 红壤  机器学习  决策树  随机森林  数字土壤  空间大数据  数字制图 

文摘内容 精准的数字化土壤地图及空间属性数据库对于适地适树、适地适种分析,生态环境保护规划和决策,土壤生态系统多样性研究等都具有重要的理论及实践意义。为探索滇中及滇东南地区红壤空间分布,基于机器学习中的决策树和随机森林两种树形模型,利用1145个样点训练获取了滇东高原红壤与地形地貌、气候、生物等多种环境因子之间的非线性关系,并以250 m为最小栅格单元实现了滇东红壤的空间分布制图;通过31个已知剖面样本进行了模型检验,并与云南省1995年红壤分布图对比。结果显示:(1)决策树算法在验证集上的模型精度为82%,但过拟合严重;(2)使用随机森林算法拟合的验证集模型精度为81.38%,红壤空间分布结果精度为67.74%,与1995年版土壤类型图相比精度提高了9.68%;(3)树形模型中的随机森林算法具有更好的泛化和抗过拟合能力,拟合结果可展现更详细的空间细节和空间变化信息,与云南自然地理环境要素空间格局的吻合度更好,更适合大尺度的数字土壤制图;(4)影响滇东高原红壤分布的主要因素是海拔、温度、地表切割度和地表隆起度。本研究首次尝试了应用树形模型和空间大数据开展复杂山地区域的大尺度土壤类型制图,机器学习方法可以用于我国西南地区大尺度的精准化土壤数字制图。