Identificación detallada de especies forestales montañosas mediante teledetección combinando aprendizaje automático y técnicas orientadas a objetos: caso de las montañas Qinba

WANG Xiaofeng ,  

YANG Zihuan ,  

LIU Shirong ,  

ZHOU Chaowei ,  

CHEN Jizhen ,  

HUANG Zhilin ,  

BAI Juan ,  

摘要

Los bosques montañosos, como importantes reservorios terrestres de carbono, influyen significativamente en los procesos químicos atmosféricos, las funciones ecológicas del paisaje y la biodiversidad a través de mecanismos clave de retroalimentación climática. Sin embargo, debido a la complejidad del terreno y las limitaciones de observación, la caracterización detallada de la composición de especies y su distribución espacial en los bosques montañosos sigue siendo un desafío. La integración de puntos de muestreo terrestres y datos de teledetección multifuente mediante la plataforma de computación en la nube de Google Earth Engine (GEE) permitió extraer características de imágenes multitemporales Sentinel-2 de 2020 a 2023. Combinando la distancia Jeffries-Matusita (JM) para establecer un esquema multidimensional de selección de características, junto con el algoritmo de superpíxeles SNIC (Simple Non-Iterative Clustering) y técnicas de aprendizaje automático, se construyó un modelo de bosque aleatorio óptimo para realizar una clasificación detallada de especies en las montañas Qinba, revelando patrones espacio-temporales. Los resultados mostraron: (1) las características topográficas son indicadores importantes para la identificación de especies en las montañas Qinba, y la combinación multidimensional basada en la distancia JM mejora eficazmente la selección de características; (2) bajo condiciones de muestras limitadas, imágenes de resolución media y grandes áreas, el modelo orientado a objetos basado en SNIC y bosque aleatorio mostró un buen desempeño de clasificación, con una precisión global promedio de 0.837, coeficiente Kappa de 0.791 y valor medio F1 de 0.799; (3) los robles, pinos y abetos están ampliamente distribuidos en las montañas Qinba, mientras que otras especies presentan distribuciones dispersas; (4) de 2020 a 2023, el área forestal mostró una ligera tendencia al alza, indicando una mejora continua en el ambiente ecológico regional. Los pinos y robles contribuyen más a los cambios forestales, mientras que las conversiones entre especies con poca área ocurren con mayor frecuencia. En resumen, este estudio puede proporcionar datos para evaluar la función de sumidero de carbono y la conservación de la biodiversidad en ecosistemas forestales montañosos complejos.

关键词

bosques montañosos; identificación de especies; cambios en la distribución espacial de especies; datos de teledetección; variación espacio-temporal de especies

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