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1.
2.
基于特征选择和GA-BP神经网络的多源遥感农田土壤水分反演 总被引:6,自引:5,他引:1
土壤水分是影响水文、生态和气候等环境过程的重要参数,而微波遥感是农田地表土壤水分测量的重要手段之一。针对微波遥感反演农田地表土壤水分受植被覆盖影响较大的问题,该研究提出了一种基于特征选择和GA-BP神经网络(Genetic Algorithm-Back Propagation neural network)的多源遥感农田地表土壤水分反演方法。首先对Sentinel-1微波遥感数据和Sentinel-2光学遥感数据进行预处理并提取21个特征参数;然后采用差分进化特征选择(Differential Evolution Feature Selection,DEFS)算法从21个特征中选出包含10个参数的最优特征子集,并利用主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)法将特征子集进行降维;之后建立BP神经网络,采用遗传算法(GeneticAlgorithm,GA)对BP网络的节点权值进行优化,使用降维后的特征矩阵和部分实测土壤含水量数据对BP网络进行训练;最后利用训练好的GA-BP网络对研究区土壤水分进行反演,并利用实测数据对反演结果精度进行对比验证。试验结果表明,该研究反演结果的决定系数为0.789 3,均方根误差为0.028 7 cm~3/cm~3,相比单纯使用GA-BP神经网络,加入DEFS和PCA之后决定系数提高了0.215 7,同时均方根误差降低了0.029 5 cm~3/cm~3。该结果展示了DEFS和PCA算法在土壤水分反演最优特征集选择的有效性,为多源遥感农田地表土壤水分反演提供了新思路。 相似文献
3.
【目的】本文使用分位数回归和分位数组合对枝下高进行建模和预测,为单木枝下高模型的构建提供新的思路和方法。【方法】利用大兴安岭新林区4个林场的兴安落叶松天然林实测数据,采用非线性回归构建枝下高基础和广义模型并分别扩展到分位数回归。使用三分位数组合(τ=0.1,0.5,0.9)、五分位数组合(τ=0.1,0.3,0.5,0.7,0.9)、九分位数组合(τ=0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,0.9)和4种抽样设计(抽最大树、抽最小树、抽平均木、随机抽取)进行预测,比较不同分位数组合的预测效果并分析不同抽样设计对预测精度的影响。同时使用双重交叉检验对非线性回归、最优位数回归和最优分位数组合进行比较。模型拟合和检验的评价指标主要包括平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)、相对误差(MPE)和调整确定系数(R2adj)。【结果】(1)无论是非线性回归还是分位数回归,广义模型的拟合MAE较基础模型可降低6%~12%,RMSE可降低6%~10%,检验效果也优于基础模型。枝下高与胸径呈负相关、与样地优势高和每公顷断面积呈正相关。(2)中位数回归在所有分位数中拟合能力最好,且效果与非线性回归相似。分位数回归可以描述枝下高的分布。(3)3种分位数组合都可以对枝下高模型进行预测且效果相差不大,三分位数组合就可以满足枝下高的预测精度。中位数回归的交叉检验结果与非线性回归相似,三分位数组合的预测能力最优,MAE和MPE较非线性回归和中位数回归分别下降了20%和4%左右,R2adj提高了16%左右。(4)基础和广义分位数组合的最优抽样设计分别为抽平均木5株和抽大树7株。【结论】本研究基于三分位数组合(τ=0.1,0.5,0.9)的枝下高模型可以提高预测精度,具体应用基础和广义分位数组合模型的最优抽样设计分别为抽平均木5株和抽大树7株。综合预测精度和调查成本的考虑,在实践中应用分位数组合时,推荐在样地中抽取5株平均木对枝下高进行预测。 相似文献
4.
林分植被覆盖在很大程度上能够反映林分生态系统的健康与否,其时空变化是林分生态系统发展方向的判断依据。对玉溪市2010—2019年林分植被覆盖的时空格局变化进行了分析,并利用单因素和多元回归分析方法分别建立回归模型探索了林分植被覆盖改善与退化的驱动因素。结果表明:林分植被覆盖整体呈向好趋势,各驱动因素与斜率均不是简单线性关系;道路和居民区与林分植被覆盖改善速度呈负相关、与退化速度呈正相关;DEM、坡度、大型水体、公益林管护与林分植被覆盖改善速度呈正相关、与退化速度呈负相关;坡向与林分植被覆盖改善速度呈正相关,地形起伏度与林分植被覆盖退化速度呈负相关。林分植被覆盖改善与退化的驱动力不尽相同,影响机制也存在差异,这为更好制定生态保护相关政策提供了有力的科学依据。 相似文献
5.
设置水培试验对‘16-17’(谷蛋白前体聚合物明显,含量高)和‘16-20’(谷蛋白前体聚合物不明显,含量低)分别进行CK(氮2800 μmol/L,硫80 μmol/L)、N(氮3640 μmol/L,硫80 μmol/L)、S(氮2800 μmol/L,硫260 μmol/L)、N+S(氮3640 μmol/L,硫260 μmol/L)处理,以此改变稻米品质和稻米贮藏蛋白质的组成与含量,从而对稻米蛋白质各组分及相关品质性状进行分析。结果表明:(1)在N、S和N+S的不同处理下均增加了粗蛋白的含量,使‘16-20’的稻米粗蛋白百分含量分别增加2.35%、2.67%和2.73%;(2)在2个品种的各组分蛋白含量变化中,‘16-17’的醇溶蛋白和谷蛋白的百分含量在N、S和N+S下较对照分别增加了9.75%、4.21%和4.67%,3.92%、7.38%和12.92%。‘16-20’的谷蛋白百分含量在S和N+S处理下增加了17.72%和29.38%,醇溶蛋白百分含量在N+S下增加了3.73%,而球蛋白百分含量在N、S和N+S三个处理下降低了2.86%、3.78%和3.69%,清蛋白在N、S处理下显著降低;(3)谷蛋白的2个亚基的相对含量和57 kDa谷蛋白前体及57 kDa以上谷蛋白聚合体的积累在‘16-20’品种中明显增加。(4)稻米品质中,N、S配施对2个参试品种的碾磨品质性状的影响不明显,但有利于2个品种稻米外观品质和食味品质的改善,并使‘16-20’的营养品质显著增加,另外,‘16-20’的千粒重在S和N+S处理下显著增加。故不同N、S配施处理下,不同品种水稻贮藏蛋白质的组成和积累形态差异很大,并改变了含巯基蛋白质组分的积累量和积累形态。尤其是在富S条件下,蛋白质积累过程中形成较多的巯基及二硫键,并通过二硫键来改变含巯基的蛋白质亚基之间的聚合程度,形成不同分子量的谷蛋白聚合体,使蛋白质的积累形态发生明显改变,进而使稻米相关品质性状发生改变。 相似文献
6.
为明确低温为害棉花种子萌发过程的关键期,以新陆中46号、新陆早57号、新陆早74号和新陆早82号为试验材料,25℃为对照温度,通过室内发芽试验,研究12℃低温处理下4个棉花品种在种子萌发过程中种子活力指标变化和胚根生长情况。结果表明,12℃低温处理能降低棉花种子活力和抑制胚根生长,不同品种间耐低温能力存在差异,新陆早57号低温耐受力最强。7个测定指标间均存在正相关关系,发芽指数与活力指数、胚根鲜重与胚根干重间相关性最大,发芽势与胚根长、发芽指数与胚根长间相关性最小。不同棉花品种各处理主成分综合得分排序为T 2相似文献
7.
为了深入研究树木的冠层特性,从冠层孔隙度方面入手,利用半球摄影法获取沈阳市常用行道树银杏、国槐、银中杨的冠层孔隙度图像,通过Gap Light AnalyzerV2.0计算出冠层孔隙度,并同步测绘树木的胸径、树高、冠幅;对3种乔木的孔隙度和生长参数分别进行单因素方差分析、回归分析。结果表明:1)3种乔木的孔隙度具有显著差异,Q银中杨<Q国槐<Q银杏(Q为冠层孔隙度);2)冠幅和胸径分别与冠层孔隙度呈极显著负相关(P<0.01),高度与冠层孔隙度呈显著负相关(P<0.05),相关系数表明孔隙度受冠幅的影响大于受胸径的影响;3)对与冠层孔隙度相关系数较高的冠幅和胸径构建多元线性回归模型,分别为Q国槐=44.808-2.218×W国槐-50.545×D国槐;Q银杏= 45.637-2.613×W银杏-43.156×D银杏;Q银中杨=33.084-3.834×W银中杨+41.105×D银中杨。本研究提供了冠层孔隙度与生长参数的关系,可为林下光环境、反演叶面积指数以及树木数字模拟提供有效参数和数据基础。 相似文献
8.
为深入对比污水处理池中搅拌器不同安放角度对其水力特性的影响,文中基于Fluent对搅拌器在不同安放角度下的水力特性进行数值模拟,得出适合搅拌器工作的较优工况.利用标准k-ε湍流模型及 SIMPLEC 算法对不同工况进行模拟,对比相应的流速分布和搅拌器中心所在平面的速度分量.结果表明:当搅拌器安放角度为-15°时,处理池内平均流速较高该工况下处理池内平均流速较高且搅拌器消耗的功率较小.通过分析搅拌器安放位置中心横断面的速度分量发现,经过搅拌器的水体呈现螺旋状向流向方向发展;在直角坐标系中3个方向速度分量各不相同.在搅拌器安放角度为-15°时,水体流速在轴y,z分量较大且不与墙体冲突.因此,在实际应用中适当改变搅拌器的安放角度,可以有效改善水体循环流动,优化搅拌器的搅拌效果,研究结果可为潜水搅拌器的实际工程提供参考. 相似文献
9.
为研究青藏高原湿草甸土壤氮组分对氮添加程度的响应规律,分析氮素大量输入生态系统后可能产生的环境和生态问题,本研究以青藏高原东北边缘碌曲县尕海-则岔国家自然保护区境内的湿草甸土壤为研究对象,设置空白对照(CK,0 g·m-2)、低浓度(N5,5 g·m-2)、中浓度(N10,10 g·m-2)和高浓度(N15,15 g·m-2)4种处理,分析不同氮添加下的土壤氮组分含量(铵态氮、硝态氮、可溶性有机氮)的垂直和季节变化。结果表明:不同氮添加处理均能增加土壤氮组分含量,其增加程度依次为N5>N10>N15>CK;在土壤垂直剖面上,土壤氮组分含量随土层深度增加而降低;在植物生长季内,氮添加处理后的土壤氮组分含量较高值出现在植物生长末期。本研究表明氮添加对青藏高原湿草甸土壤有效氮的增加具有显著促进作用。 相似文献
10.
为分析上海销售端扇贝冻品的品质状况及存在的问题,探究市售扇贝冻品的品质评价方法以及冻藏过程中导致其品质劣变的关键因素,本研究依据冰柜温度、冻藏时间、产品形式、包装方式和摆放位置共5种常见影响因素,对上海市售的11种扇贝冻品商品进行采样,测定白度、解冻损失、蒸煮损失、持水力、回复性、内聚性、弹性、咀嚼性、硬度和感官评分共10项品质指标,利用因子分析构建扇贝冻品品质评价模型,并结合多元线性回归分析确定影响扇贝冻品品质劣变的关键因素。结果显示,扇贝冻品10项品质指标之间存在一定相关性,通过因子分析提取了3个因子成分,累计方差贡献率为73.33%,可以代替原有指标来综合评价扇贝冻品的品质,建立了市售扇贝冻品的品质评价模型:f=0.467f1+0.302f2+0.231f3,其中,f1公因子包括弹性、回复性、内聚性、蒸煮损失和持水力,f2公因子包括硬度、白度和咀嚼度,f3公因子包括解冻损失和感官评分;进一步由多元线性回归分析得出,冻藏时间、冰柜温度和产品形式是影响扇贝冻品品质的关键因素,其他2种因素无显著影响。研究表明,基于因子分析和多元线性回归的方法能够较好地进行扇贝冻品的品质评价并分析导致其品质劣变的影响因素。 相似文献