吉林大学学报(地球科学版) ›› 2022, Vol. 52 ›› Issue (4): 1255-.

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基于随机森林的干旱区全极化SAR土壤含水量反演

杨丽萍1,苏志强2,侯成磊3,白宇兴2,王彤1,孔金玲1   

  1. 1.长安大学地质工程与测绘学院,西安710054

    2.长安大学地球科学与资源学院,西安710054

    3.山东农业工程学院国土资源与测绘工程学院,济南250100

  • 收稿日期:2021-01-10 出版日期:2023-07-26 发布日期:2023-04-06

  • Received:2021-01-10 Online:2023-07-26 Published:2023-04-06

摘要:

为提升干旱区土壤含水量的反演精度,为干旱区生态环境保护和可持续发展提供依据,以内蒙古西部的居延泽为研究区,基于C波段Radarsat-2全极化合成孔径雷达(polarimetric synthetic aperture radar, PolSAR)影像,利用雷达后向散射系数和极化散射矩阵分量,结合8种极化目标分解方法得到的多种特征参数,通过参数相关性和重要性综合分析,优选最佳参数组合,构建随机森林(random forest, RF)土壤含水量反演模型,反演区域土壤含水量,分析其空间分布格局。结果表明:各极化参数中,H-A-α分解的平均散射角α对模型贡献最高,极化散射矩阵的4个分量对模型贡献最低;RF模型能够对训练集进行较好的拟合,训练集R2>0.89,RMSE<2.00%,验证集0.60<R2<0.85,低于训练集,RMSE 在2.00%左右;所有组合方案中,28参数组合的RF模型精度最高;研究区大部分区域土壤含水量低于10.00%,最大为16.97%,最小为0.37%,平均值仅为2.19%,与野外实测56个样点的均值3.15%相近,模型反演结果与区域实际情况具有较高一致性。

关键词: 土壤含水量, 极化特征参数, 随机森林, 干旱区

中图分类号: 

  • TP79
[1] 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.
[2] 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.
[3] 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.
[4] 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.
[5] 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.
[6] 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.

[7] 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.
[8] 王明常, 丁文, 赵竞争, 吴琳琳, 王凤艳, 纪雪. 基于知识图谱与随机森林的落叶松毛虫害遥感识别[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2023, 53(6): 2006-2017.
[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] 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-.
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[1] 吴远坤, 刘成林, 于春勇. 松辽盆地双城断陷深层原油成藏模式[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2024, 54(5): 1443 -1456 .
[2] 马荣,石建省,刘继朝. 人工内分泌网络模型在水文地质参数研究中的应用[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2013, 43(3): 914 -921 .
[3] 李宁, 王成文. 东北及邻区晚古生代地层接触关系与佳-蒙地块的形成和演化[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2017, 47(5): 1331 -1340 .
[4] 胡大千,初凤友,姚 杰. 中太平洋YJA海山富钴结壳矿物组成与元素地球化学[J]. J4, 2006, 36(01): 32 -0037 .
[5] 姜 雪, 程日辉,于民凤. 裂谷地层的气候和构造控制:Zscape模型分析与在松辽盆地北安断陷的应用[J]. J4, 2006, 36(01): 54 -0059 .
[6] 李春柏,张新涛,刘 立,任延广,孟 鹏. 布达特群热流体活动及其对火山碎屑岩的改造作用--以海拉尔盆地贝尔凹陷为例[J]. J4, 2006, 36(02): 221 -0226 .
[7] 孟宪纲,薄万举,刘志广,刘勇,畅柳,李朝柱,王子平. 芦山7.0级地震与巴颜喀拉块体中东段的活动性[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2014, 44(5): 1705 -1711 .
[8] 陈欢庆, 梁淑贤, 舒治睿, 邓晓娟, 彭寿昌. 冲积扇砾岩储层构型特征及其对储层开发的控制作用——以准噶尔盆地西北缘某区克下组冲积扇储层为例[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2015, 45(1): 13 -24 .
[9] 贾大成,邢立新, 潘 军, M. J. van Bergen, H. van Roermund. 伊通上地幔剪切带捕虏体中富铝尖晶石的地球化学特征[J]. J4, 2006, 36(04): 497 -502 .
[10] 谢忠雷,杨佰玲,包国章,董德明. 茶园土壤不同形态镍的含量及其影响因素[J]. J4, 2006, 36(04): 599 -604 .