吉林大学学报(地球科学版) ›› 2023, Vol. 53 ›› Issue (6): 2006-2017.doi: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230279

• 地球探测与信息技术 • 上一篇    下一篇

基于知识图谱与随机森林的落叶松毛虫害遥感识别

王明常,丁文,赵竞争,吴琳琳,王凤艳,纪雪   

  1. 吉林大学地球探测科学与技术学院,长春130026
  • 出版日期:2023-11-26 发布日期:2023-12-13
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(42171407,42077242);吉林省自然科学基金项目(20210101098JC);吉林省教育厅科学技术研究项目(JJKH20231181KJ)

Remote Sensing Identification of Dendrolimus Superans Infestation Based on Knowledge Graph and Random Forest

Wang Mingchang, Ding Wen, Zhao Jingzheng, Wu Linlin, Wang Fengyan, Ji Xue   

  1. College of GeoExploration Science and Technology, Jilin University, Changchun 130026, China
  • Online:2023-11-26 Published:2023-12-13
  • Supported by:
    the National Natural Science Foundation of China (42171407, 42077242), the Natural Science Foundation Project of Jilin Province (20210101098JC) and the Scientific Research Project of Jilin Provincial Education Department (JJKH20231181KJ)

摘要: 落叶松毛虫害的大规模爆发导致了森林生态系统和经济的严重损失,快速、准确地对落叶松毛虫害发生区域进行识别具有重要的意义。本研究采用知识图谱技术,对与森林虫害相关的敏感特征进行筛选,并综合利用多源数据,分别构建3种不同数据组合的随机森林模型,对研究区内落叶松毛虫害发生区进行遥感识别。结果表明:1)依据图谱构建流程可以实现知识图谱构建及筛选,本研究实现了构建森林虫害遥感识别特征图谱,并筛选了中国东北地区落叶松毛虫害的遥感识别特征;2)知识图谱与遥感技术手段相结合,能够为构建虫害识别模型提供有效特征;3)与单一数据源相比,基于多源数据的落叶松毛虫害识别效果更好,本研究综合使用Sentinel-1A、Sentinel-2A和地形数据的总精度和Kappa系数分别为92.78%,0.876 6。

关键词: 多源数据, 虫害遥感识别, 落叶松毛虫, 知识图谱, 随机森林

Abstract:  Large-scale outbreaks of Dendrolimus superans infestation have led to severe losses of forest ecosystems and economies. It is of great significance to identify the area of Dendrolimus superans infestation quickly and accurately. In this study, knowledge graph technology was used to screen the sensitive features related to forest pests, and a random forest model with three different data combinations was constructed by comprehensive use of multi-source data to identify the Dendrolimus superans infestation occurrence area in the study area by remote sensing. The results are as follows: 1) The knowledge graph can be constructed and screened according to the graph construction process. In this study, the characteristics of forest insect pests were established by remote sensing, and the characteristics of Dendrolimus superans infestation in Northeast China were screened by remote sensing. 2) The combination of knowledge graph and remote sensing technology can provide practical features for constructing the pest identification model; 3) Compared with a single data source, the identification effect of Dendrolimus superans infestation based on multi-source data is better. In this study, the overall accuracy and Kappa coefficient of Sentinel-1A, Sentinel-2A and topographic data were 92.78% and 0.876 6, respectively. 

Key words:  , multi-source data, pest remote sensing identification, Dendrolimus superans, knowledge graph, random forest

中图分类号: 

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[1] 贺金鑫, 涵雅, 周俊宏, 杨永斌, 李煜. 基于知识图谱的火星季节性斜坡纹线时空特征分析[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(1): 252-265.
[2] 杨兰, 王运, 邹勇军, 胡宝群, 李满根, 张安, 朱满怀. 基于机器学习的富硒土壤预测模型的构建与比较——以江西省信丰县油山地区为例[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(5): 1629-1643.
[3] 曹志民, 张丽, 郑兵, 韩建. 基于SMOTE平衡数据的极端随机树岩性识别[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(4): 1372-1386.
[4] 张晟瑀, 申文超, 苏小四. 基于随机森林法的区域地下水硝酸盐污染风险评价[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(3): 943-956.
[5] 王明常, 于海滨, 曾昭发, 王典, 韩复兴, 张剑, 罗修杰, 冷亮, 刘子维. 基于多源遥感数据的城市道路坍塌易发性预测[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(3): 1028-1038.
[6] 安雪莲, 密长林, 孙德亮, 文海家, 李晓琴, 辜庆渝, 丁悦凯. 基于不同评价单元的三峡库区滑坡易发性对比——以重庆市云阳县为例[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2024, 54(5): 1629-1644.
[7] 王新领, 祝新益, 张宏兵, 孙博, 许可欣.

基于随机树嵌入的随钻测井岩性识别方法 [J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2024, 54(2): 701-708.

[8] 于子望, 郑天琪, 程钰翔. 基于PSO-XGB混合优化技术的浅层地下温度预测:以长春市为例[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2023, 53(6): 1907-1916.
[9] 王雪冬, 张超彪, 王翠, 朱永东, 王海鹏. 基于Logistic回归与随机森林的和龙市地质灾害易发性评价[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2022, 52(6): 1957-1970.
[10] 杨国华, 李婉露, 孟博. 基于机器学习方法的地下水氨氮时空分布规律[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2022, 52(6): 1982-1995.
[11] 杨丽萍, 苏志强, 侯成磊, 白宇兴, 王彤, 孔金玲. 基于随机森林的干旱区全极化SAR土壤含水量反演[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2022, 52(4): 1255-.
[12] 王明常, 刘鹏, 陈学业, 王凤艳, 宋玉莲, 刘瀚元. 基于GEE的东北三省城市建设用地扩张研究[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2022, 52(1): 292-.
[13] 吴志春, 郭福生, 林子瑜, 侯曼青, 罗建群. 三维地质建模中的多源数据融合技术与方法[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2016, 46(6): 1895-1913.
[14] 叶润青, 牛瑞卿, 邓清禄, 张良培, 赵艳南, 吴婷, 江齐英. 基于多源数据三维可视化集成的高切坡解译[J]. J4, 2012, 42(1): 161-168.
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[1] 初凤友,孙国胜,李晓敏,马维林,赵宏樵. 中太平洋海山富钴结壳生长习性及控制因素[J]. J4, 2005, 35(03): 320 -0325 .
[2] 周丽萍, 申向东, 李学斌, 白忠强. 天然浮石粉水泥土力学性质的试验研究[J]. J4, 2009, 39(3): 492 -497 .
[3] 黄玉龙, 王璞珺, 邵锐. 火山碎屑岩的储层物性--以松辽盆地营城组为例[J]. J4, 2010, 40(2): 227 -236 .
[4] 潘殿琦,张祖培,潘殿彩,陈义民,徐 瑞. 人工冻土纵波波速与温度和含水率的关系[J]. J4, 2006, 36(04): 588 -591 .
[5] 付 哲,周云轩,刘殿伟,刘万崧. 基于特征的面向对象虚拟GIS数据模型设计与原型系统实现[J]. J4, 2006, 36(04): 647 -652 .
[6] 卢进才,李玉宏,魏仙样,魏建设. 鄂尔多斯盆地三叠系延长组长7油层组油页岩沉积环境与资源潜力研究[J]. J4, 2006, 36(6): 928 -0932 .
[7] 黄继国,黄国鑫,聂广正,魏海娟,吕爱民,王雪松. 中温UBF与UASB两相厌氧系统处理垃圾渗滤液的实验研究[J]. J4, 2007, 37(1): 144 -0147 .
[8] 孙才志,刘玉兰,杨 俊. 下辽河平原地下水生态水位与可持续开发调控研究[J]. J4, 2007, 37(2): 249 -254 .
[9] 舒萍,曲延明,王国军,丁日新,艾兴波,纪学雁,唐华风,边伟华,王璞珺. 松辽盆地火山岩储层裂缝地质特征与地球物理识别[J]. J4, 2007, 37(4): 726 -0733 .
[10] 单玄龙,刘青帝,任利军,赵玉婷. 松辽盆地三台地区下白垩统营城组珍珠岩地质特征与成因[J]. J4, 2007, 37(6): 1146 -1151 .