Точное распознавание видов горных деревьев с использованием машинного обучения и объектно-ориентированных технологий на примере гор Цинба

WANG Xiaofeng ,  

YANG Zihuan ,  

LIU Shirong ,  

ZHOU Chaowei ,  

CHEN Jizhen ,  

HUANG Zhilin ,  

BAI Juan ,  

摘要

Горные леса являются важным наземным резервуаром углерода и через ключевые механизмы обратной связи с климатом оказывают значительное влияние на атмосферную химию, ландшафтные экосистемные функции и биоразнообразие. Однако точное описание состава видов деревьев и их пространственного распределения в горных лесах все еще сталкивается с трудностями из-за сложного рельефа и ограничений наблюдений. Интеграция наземных точек выборки и многоресурсных данных дистанционного зондирования с использованием платформы облачных вычислений Google Earth Engine (GEE) для извлечения мультивременных изображений Sentinel-2 2020—2023 годов, комбинирование метода выбора многомерных признаков на основе расстояния Джеффриса-Матуситы (JM), а также применение простого неитеративного кластерного алгоритма SNIC (Simple Non-Iterative Clustering) и методов машинного обучения для построения оптимальной модели случайного леса позволили осуществить точную классификацию видов деревьев в горном районе Цинба и выявить их пространственно-временные закономерности. Результаты показывают: (1) рельефные характеристики являются важными признаками для идентификации видов деревьев в горном районе Цинба, а комбинированный набор признаков на основе расстояния JM эффективно улучшает отбор признаков; (2) при ограниченном количестве образцов, среднем разрешении изображений и больших территориях моделирование ориентированное на объекты с использованием SNIC и случайного леса дает хорошие результаты классификации с средней общей точностью 0,837, коэффициентом Каппа 0,791 и средней оценкой F1 0,799; (3) дуб, сосна и ель широко распространены в горах Цинба, а другие виды имеют разрозненное распределение; (4) в период 2020—2023 годов площадь лесов показывала незначительный рост, что указывает на улучшение экологической обстановки региона. Наибольший вклад в изменения в лесах вносят сосна и дуб, а виды с меньшей площадью показывают более частые переходы. В целом, данное исследование предоставляет данные для оценки функции углеродного поглощения и сохранения биоразнообразия сложных горных лесных экосистем.

关键词

горные леса; распознавание видов деревьев; пространственные изменения распределения видов; данные дистанционного зондирования; пространственно-временное разнообразие видов

阅读全文

以上内容由讯飞翻译自动生成,翻译内容仅供参考。对于因使用本网站翻译内容产生的相关后果,本网站不承担任何商业和法律责任。

The above content is generated by Large Model Translation. The translated content is for reference only. We do not assume any commercial or legal responsibilty for any consequences arising from the use of our website