农业大数据学报 ›› 2023, Vol. 5 ›› Issue (3): 104-111.doi: 10.19788/j.issn.2096-6369.230314
王辰怡1(), 高秉博1,*(
), Sukhbaatar Chinzorig2, 冯权泷1, 冯爱萍3, 姜传亮1, 张中浩4, 及舒蕊1
WANG ChenYi1(), GAO BingBo1,*(
), Sukhbaatar Chinzorig2, FENG QuanLong1, FENG AiPing3, JIANG ChuanLiang1, ZHANG ZhongHao4, JI ShuRui1
摘要:
克鲁伦河流域生态环境安全在中蒙两国受到越来越多关注,掌握流域土壤全氮(STN)和土壤全磷(STP)含量对于准确估算流域面源污染(NPS)负荷、研究流域资源环境状况与可持续发展具有重要意义。传统采样方法在获取大范围的STN和STP含量时耗时耗力、STN与STP存在空间异质性、STN和STP与辅助变量间的关系也存在空间异质性等。单一的全局模型无法拟合复杂的异质性关系,而局部建模方法难以克服维度灾难问题,因此本文引入了两点机器学习(TPML)方法。该方法首先基于点对差异建立全局模型,然后基于全局模型的预测差异构建局部模型,能够将样本量从n扩充至n2,可利用有限的采样点数据实现高精度大范围的STN和STP含量预测。本文结合地形、气候、土壤属性、植被及空间位置等共18个辅助变量,采用TPML方法,制作了流域STN和STP含量分布数据集。并基于十折交叉验证方法证实了TPML方法相较于普通克里格(OK)方法,预测精度提高超过10%。TPML方法预测STN含量的平均绝对误差(MAE)均值和平均均方根误差(RMSE)分别为0.309%、0.456%,随机森林(RF)、反距离加权(IDW)与OK方法预测STN含量的平均MAE分别为0.329%、0.247%与1.864%,平均RMSE分别为0.468%、0.387%、1.976%。TPML方法预测STP含量的平均MAE和平均RMSE分别为0.640%和0.861%,RF、IDW与OK方法预测STP含量的平均MAE分别为0.643%、0.396%与1.357%,平均RMSE分别为0.862%、0.523%与1.651%。
数据摘要:
项目 | 描述 |
---|---|
数据库(集)名称 | 2022年克鲁伦河流域土壤全氮含量与土壤全磷含量数据集 |
所属学科 | 土地资源与信息技术 |
研究主题 | 土壤全氮含量与土壤全磷含量预测 |
数据时间范围 | 2022年 |
数据地理空间覆盖 | 克鲁伦河流域 |
空间分辨率 | 250 m |
数据类型与技术格式 | 250 m高分辨率土壤全氮含量分布(TIF格式) 250 m高分辨率土壤全磷含量分布(TIF格式) |
数据库(集)组成 | 数据集为2022年克鲁伦河流域250 m分辨率的土壤全氮(STN)与土壤全磷(STP)含量. |
数据量 | 32.84 MB |
主要数据指标 | 土壤全氮含量、土壤全磷含量 |
数据可用性 | CSTR:17058.11.sciencedb.agriculture.00018 DOI:10.57760/sciencedb.agriculture.00018 |
经费支持 | 国家重点研发计划项目克鲁伦河流域面源污染遥感监测与评估技术研发(2021YFE0102300),国家自然科学基金项目(42271428) |