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2022年克鲁伦河流域草原面源污染管控分区数据集
1
作者 李淑华 李晓岚 +5 位作者 刘玉 高秉博 SUKHBAATAR Chinzorig 冯爱萍 李存军 任艳敏 《农业大数据学报》 2025年第1期43-50,共8页
克鲁伦河流域生态环境安全直接关乎中蒙两国流域可持续发展水平,科学划分面源污染管控单元对于该流域实现水环境精准施策和高效管理具有重要意义。然而,当前该区域在污染管控方面缺乏有效的分区数据来指导具体施策。传统的污染管控单元... 克鲁伦河流域生态环境安全直接关乎中蒙两国流域可持续发展水平,科学划分面源污染管控单元对于该流域实现水环境精准施策和高效管理具有重要意义。然而,当前该区域在污染管控方面缺乏有效的分区数据来指导具体施策。传统的污染管控单元划分方法,难以精确反映草原面源污染的差异性,从而在一定程度上影响了管理效果。草原面源污染受多重因素影响,其地理属性在属性上呈现出重复性,同时在空间分布上又表现出连续性。为了更准确地捕捉这些特征,需要一种能够平衡处理属性重复与空间连续的聚类方法。本研究针对克鲁伦河流域,面向草原面源污染影响因素,综合考虑了年平均降水、气温、数字高程、草地载畜强度以及土壤全氮磷含量等关键连续数据,利用能有效处理属性依赖关系和空间一致性策略的空间Toeplitz逆协方差聚类(STICC)方法进行聚类分析,构建了2022年克鲁伦河流域面源污染管控分区数据集。为了验证该数据集的精确性,采用DUNN聚类精度评价指标对该分区效果与其他传统分区结果进行了对比,结果显示:STICC方法在聚类精度上优于K-Means、Spectral K-Means、GMM及Repeated Bisection等方法,能够更有效地识别污染的异质性区域,进而显著提升管理的精细度。此外,本研究还保留了数据的原始连续性,使得对污染特征的刻画更为准确。相较于传统方法,本研究提供的分区数据在细节展现上提升了50%以上。该数据集不仅为深入研究克鲁伦河流域的面源污染特征提供了有力支持,还为相关管控决策提供了坚实的数据基础。 展开更多
关键词 克鲁伦河流域 面源污染 管控分区 空间聚类 STICC聚类
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2022年克鲁伦河流域10米分辨率植被覆盖度月度数据集
2
作者 牛博文 冯权泷 +4 位作者 张毓 高秉博 SUKHBAATAR Chinzorig 冯爱萍 杨建宇 《农业大数据学报》 2025年第1期59-68,共10页
精确获取流域范围内的植被覆盖度(Fractional Vegetable Cover,FVC),对于深入研究流域生态环境、湿地健康状况及其生态保护策略具有至关重要的意义。克鲁伦河流域是横跨中蒙边境的重要生态区,具有很高的生物多样性价值,对支撑并维护该... 精确获取流域范围内的植被覆盖度(Fractional Vegetable Cover,FVC),对于深入研究流域生态环境、湿地健康状况及其生态保护策略具有至关重要的意义。克鲁伦河流域是横跨中蒙边境的重要生态区,具有很高的生物多样性价值,对支撑并维护该区域生态系统平衡具有重要作用,鉴于此,本数据集以克鲁伦河流域作为研究区,基于10米空间分辨率的Sentinel-2多光谱遥感影像获取高精度植被覆盖度数据集,为流域生态环境保护提供数据支撑。为克服像元二分法、线性回归方法、随机森林回归模型等传统植被覆盖度反演方法在光谱特征间细微差异挖掘有效性与高维特征间复杂非线性关系发现不足等问题。为更精准估算该流域植被覆盖度,论文比较了基于深度学习的双向长短时记忆网络(Bidirectional Long Short-Term memory,BiLSTM)模型、随机森林回归、多层感知机与LSTM四个模型的性能以确定数据处理方法。所用特征数据以Sentinel-2多光谱数据为基础,综合光谱指数与高程数据,所反映植被相关信息包括叶绿素含量、水分状况以及地形地貌等。该特征数据集将进一步划分为训练集和测试集。比较结果表明,BiLSTM的R2和RMSE分别为0.716和0.103,综合性能最优。论文基于该模型生成了2022年克鲁伦流域的月度植被覆盖度数据集,包括12个月的克鲁伦河流域植被覆盖度反演结果组成,全部数据已经完成拼接和掩膜提取等操作。该数据集可用于评价克鲁伦河流域地表植被生长状况和生态系统健康状况,并为相关流域的生态保护研究提供支持。 展开更多
关键词 克鲁伦河流域 机器学习 深度学习 BiLSTM 植被覆盖度
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多源信息集成的2022年克鲁伦河流域草原型流域面源污染入河负荷空间分布数据集研制
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作者 谢成玉 王辰怡 +8 位作者 黄莉 高秉博 尹文杰 SUKHBAATAR Chinzorig 王庆涛 陈华杰 冯权泷 李淑华 冯爱萍 《农业大数据学报》 2025年第1期31-42,共12页
克鲁伦河流域位于“一带一路”沿线,共建绿色“一带一路”是“一带一路”顶层设计中的重要内容,保护流域的生态安全是中蒙两国面临的共同挑战和共同责任,因此理清克鲁伦河流域草原型流域面源(Non-point sources,NPS)污染入河负荷的空间... 克鲁伦河流域位于“一带一路”沿线,共建绿色“一带一路”是“一带一路”顶层设计中的重要内容,保护流域的生态安全是中蒙两国面临的共同挑战和共同责任,因此理清克鲁伦河流域草原型流域面源(Non-point sources,NPS)污染入河负荷的空间分布,对于划分流域最优NPS污染空间管控单元至关重要。基于遥感分布式污染估算(DPeRS)模型,结合草原地表径流型和消落带型NPS污染特点研发草原型流域NPS污染入河负荷分布估算方法。该方法以遥感数据为驱动,实现了逐月尺度像元级NPS污染入河负荷分布估算,相较于以往NPS污染模拟模型,综合考虑了消落带型NPS污染对河流的影响。草原型流域NPS污染入河负荷由草原地表径流型NPS污染入河负荷和草原消落带型NPS污染入河负荷两部分组成。草原地表径流型NPS污染入河负荷分溶解态和颗粒态分别进行估算,主要基于克鲁伦河流域干湿沉降、土壤、草原利用强度等地面数据及遥感数据核算草地氮磷平衡,结合流域降水、土壤氮磷含量等草原型NPS污染连续型参数的空间分布特征,耦合定量遥感反演模型与NPS污染地面模型开展空间负荷估算;草原消落带型NPS污染入河负荷则是基于2019—2022年4—10月逐月哨兵2号影像提取的流域消落带范围,结合消落带不同地类土柱淹没释放模拟实验获取的NPS污染总氮和总磷释放速率,估算草原消落带型NPS污染负荷量。基于以上方法最终得到克鲁伦河流域草原型流域NPS污染入河负荷空间分布数据集,并统计得出2022年流域NPS污染总氮和总磷入河量分别为3542.5 t/yr和1559.9 t/yr,其中地表径流型NPS污染总氮和总磷入河量分别为3105.0 t/yr和1387.1 t/yr,消落带型NPS污染总氮和总磷入河量分别为437.5 t/yr和172.8 t/yr。本数据集为实现高精度的流域NPS污染管控单元划分技术提供了有力支撑,对于中蒙两国维护“一带一路”沿线的资源生态安全具有重要的参考意义。 展开更多
关键词 克鲁伦河流域 草原型流域面源污染 入河负荷 地表径流型面源污染 消落带型面源污染
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2021年克鲁伦河流域草原载畜强度数据集
4
作者 刘燕青 高秉博 +5 位作者 SUKHBAATAR Chinzorig 冯权泷 冯爱萍 姚晓闯 李淑华 杨建宇 《农业大数据学报》 2025年第1期51-58,共8页
草原载畜强度是指单位面积上养殖的各类牲畜的数量,是评价草原生态状况和草原管理的重要指标。草原载畜强度过高可能导致草原退化、土壤侵蚀、生物多样性减少等一系列生态环境问题,研究估算草原载畜强度,并且指导合理的草原利用可以保... 草原载畜强度是指单位面积上养殖的各类牲畜的数量,是评价草原生态状况和草原管理的重要指标。草原载畜强度过高可能导致草原退化、土壤侵蚀、生物多样性减少等一系列生态环境问题,研究估算草原载畜强度,并且指导合理的草原利用可以保持草原生态系统的可持续发展。传统估算草原载畜强度方式耗时耗力,难以直接估算放牧对草原载畜强度的影响。本数据集以放牧数量表示草原载畜强度作为研究对象,运用贝叶斯网络模型,考虑土壤属性、植被、地形、河网密度和道路密度等环境影响因素和2021年克鲁伦河流域113个嘎查的草原载畜强度之间的因果关系,估算克鲁伦河流域公里网格内的草原载畜强度。2021年克鲁伦河流域放牧马、骆驼、牛、山羊和绵羊共五种牲畜,经过换算后共有10821500只绵羊,分布在113个嘎查中,显示出显著的空间异质性。研究表明,地形高程(DEM)、河网密度、植被指数(NDVI)和细粒土堆积密度直接影响草原的载畜强度,其中NDVI的影响最为显著。草原载畜强度的预测结果显示,绵羊数量最多可达53480只,最少为0,平均每平方公里有115只。该模型完成了对草原载畜强度的准确预测,交叉验证中训练数据精度为84%,测试数据的精度为87%。 展开更多
关键词 克鲁伦河流域 贝叶斯网络 载畜强度
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基于机器学习识别中微量元素与我国七大片区产地稻米镉、砷的富集规律 被引量：6
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作者 牟力言 刘春湘 +3 位作者 陈敏 秦莉 林大松 Batsaikhan Bayartungalag 《农业环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第10期2165-2174,共10页
本研究在全国大尺度空间范围内,基于机器学习识别稻米镉(Cd)、砷(As)富集的重要影响因素,探究了中微量元素对稻米Cd、As超标的贡献率并构造了生物有效性模型。首先,通过决策树算法构造中微量元素判别Cd、As超标的预测模型,其预测精度分... 本研究在全国大尺度空间范围内,基于机器学习识别稻米镉(Cd)、砷(As)富集的重要影响因素,探究了中微量元素对稻米Cd、As超标的贡献率并构造了生物有效性模型。首先,通过决策树算法构造中微量元素判别Cd、As超标的预测模型,其预测精度分别为95.55%、97.55%,表明中微量元素是识别稻米Cd、As超标的重要指标;其次,利用随机森林算法筛选影响稻米Cd、As富集的主控因子,不同区域的主控因子表现出明显差异,其单一因子主要驱动的Cd富集在不同区域的差异表现为:华东片区pH的贡献占主导、华南片区的交换性钙(Ca)和东北片区的土壤有机质(SOM)分别占主要贡献,而有效铁(Fe)对As富集表现出特异性的区域贡献(如华东、华南和西南片区);最后,将各区域确定的主控因子引入构建土壤-稻米生物有效性模型,其中,Cd、As的生物有效性九因子模型在不同片区的决定系数最高,分别为0.680、0.664(P<0.05)。本研究为大尺度地域水平上稻米Cd、As重金属污染防控和环境管理提供了科学依据和决策支撑。 展开更多
关键词 镉 砷 决策树 随机森林 生物有效性模型
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2022年克鲁伦河流域土壤全氮含量与土壤全磷含量数据集 被引量：1
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作者 王辰怡 高秉博 +5 位作者 Sukhbaatar Chinzorig 冯权泷 冯爱萍 姜传亮 张中浩 及舒蕊 《农业大数据学报》 2023年第3期104-111,共8页
克鲁伦河流域生态环境安全在中蒙两国受到越来越多关注,掌握流域土壤全氮(STN)和土壤全磷(STP)含量对于准确估算流域面源污染(NPS)负荷、研究流域资源环境状况与可持续发展具有重要意义。传统采样方法在获取大范围的STN和STP含量时耗时... 克鲁伦河流域生态环境安全在中蒙两国受到越来越多关注,掌握流域土壤全氮(STN)和土壤全磷(STP)含量对于准确估算流域面源污染(NPS)负荷、研究流域资源环境状况与可持续发展具有重要意义。传统采样方法在获取大范围的STN和STP含量时耗时耗力、STN与STP存在空间异质性、STN和STP与辅助变量间的关系也存在空间异质性等。单一的全局模型无法拟合复杂的异质性关系,而局部建模方法难以克服维度灾难问题,因此本文引入了两点机器学习(TPML)方法。该方法首先基于点对差异建立全局模型,然后基于全局模型的预测差异构建局部模型,能够将样本量从n扩充至n2,可利用有限的采样点数据实现高精度大范围的STN和STP含量预测。本文结合地形、气候、土壤属性、植被及空间位置等共18个辅助变量,采用TPML方法,制作了流域STN和STP含量分布数据集。并基于十折交叉验证方法证实了TPML方法相较于普通克里格(OK)方法,预测精度提高超过10%。TPML方法预测STN含量的平均绝对误差(MAE)均值和平均均方根误差(RMSE)分别为0.309%、0.456%,随机森林(RF)、反距离加权(IDW)与OK方法预测STN含量的平均MAE分别为0.329%、0.247%与1.864%,平均RMSE分别为0.468%、0.387%、1.976%。TPML方法预测STP含量的平均MAE和平均RMSE分别为0.640%和0.861%,RF、IDW与OK方法预测STP含量的平均MAE分别为0.643%、0.396%与1.357%,平均RMSE分别为0.862%、0.523%与1.651%。 展开更多
关键词 克鲁伦河流域 两点机器学习 土壤全氮 土壤全磷
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