极端梯度提升与随机森林融合的天然气露点预测方法

目的 解决目前水露点数据多为人工采用测量仪器测得,时效性低且成本高昂的问题。方法 建立一种基于极端梯度提升(XGBoost)和随机森林(RF)的天然气水露点预测方法。采用XGBoost方法对所有监测工艺参数进行分析,筛选出主要影响水露点的关键工艺特征参数,以排除无关特征参数对预测的干扰。建立RF预测模型,输入关键特征集参数,实现对水露点的实时预测。以重庆气矿某脱水监测系统监测数据与生产数据为例,对所提预测方法进行对比分析验证。结果 相较于XGBoost、SVM等预测方法,RF模型具有最佳的预测性能,且经过XGBoost特征选择后,RF预测结果的MAE值降低了0.016 9 ℃,RMSE值降低了0.014 6 ℃。结论 基于极端梯度提升与随机森林融合的水露点预测方法具有更优的预测精度与鲁棒性,对指导脱水现场生产具有积极作用。     

基于缓冲区重采样的LSTM林火预测模型*

为提高林火风险预测精度,挖掘地图上隐含的空间信息、时间序列上隐含的长期趋势和循环波动,提出1种基于缓冲区重采样的长短期记忆（LSTM）林火预测模型,选取15个与林火相关的影响因素,以方差膨胀因子为评价指标对其进行多重共线性检验,方差膨胀因子大于10的因素具有共线性,并采用信息增益率验证筛选结果的合理性。考虑到火灾的空间聚集特性,采用缓冲区分析与过采样相结合方法减少样本不均衡现象的影响,最终得到176 732条样本。对12个影响因素和研究时间段的火点建立LSTM预测模型,对森林火灾发生风险进行预测。研究结果表明:基于缓冲区重采样的LSTM林火预测模型有效考虑时空上隐含的信息,预测模型准确率为87.06%,特异性为97.99%,敏感度为76.12%,阳性预测率为97.43%,阴性预测率为80.41%,ROC曲线与AUC值均优于随机森林（RF）和支持向量机（SVM）这2种基准算法。维尔克松秩和检验发现,本文提出的模型与基准算法结果具有显著性差异。研究结果可为提高林火风险预测精度提供参考。     

喀斯特灌丛土壤丛枝菌根真菌群落结构及丰度的影响因子

运用末端限制性片段长度多态性(terminal restriction fragment length polymorphism,T-RFLP)和荧光定量PCR(real-time PCR)法,检测喀斯特灌丛生态系统中不同坡位条件下土壤丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal,AM)真菌群落结构与丰度的变化,揭示不同坡位条件下影响灌丛生态系统土壤AM真菌群落结构与丰度的关键因子.研究结果表明不同坡位条件下,土壤有机碳、全氮和速效磷含量差异显著,变化趋势为上坡位≈中坡位下坡位;土壤AM真菌丰度变化趋势为上坡位≈中坡位下坡位.相关性分析表明,土壤速效磷含量与AM真菌丰度存在显著负相关(P0.05).RDA分析表明不同坡位条件下,土壤AM真菌与植物群落结构存在显著差异,植物均匀度指数显著影响土壤AM群落结构组成,而土壤有机碳、全氮显著影响植物群落结构组成.可见,不同坡位条件下,土壤养分与植物群落结构共同作用影响土壤AM真菌群落结构,说明利用AM真菌用于喀斯特地区植被恢复时,微形态(坡位)对AM真菌的影响应该纳入考虑范畴.     

基于随机森林的突发事件分级模型研究

突发事件的分级是快速响应和有效应对的基础,为了解决目前突发事件分级宽泛、主观性强和动态适应性弱等问题,将多分类器集成引入突发事件的分级过程中,借助随机森林组合分类器,针对突发事件特征,构建突发事件分级的随机森林模型,形成突发事件分级过程,进而对事前的应急预案制定、事中的应急资源配置和应急决策提供有力支撑;最后,以2014-2016年洪涝灾害突发事件为例检验构建的模型和过程。研究结果表明:与支持向量机方法相比,通过检验随机森林组合分类器分类结果准确率达到97.56%,在突发事件分级的应用上是可行的,进而可为突发事件的快速响应和应急决策提供信息支撑和参考依据。     

生态产品价值实现的“一村万树”绿色期权模式

随着经济的不断发展，越来越多的国家和地区开始重视绿色高质量发展，对生态产品的研究也在不断加强。各种政策工具相继出现，致力于将自然给予的生态产品资本化，并赋能经济发展。其中，衢州市柯城区的“一村万树”项目就是一种具有创新性的生态产品价值实现模式。本文对衢州市柯城区“一村万树”项目及其绿色期权模式进行研究，结合部门统计数据和空间信息数据，对“一村万树”项目实施区2018年的生态效益进行核算，并选取柯城区2010—2018年相关社会经济统计数据进行相关性分析，探析项目的社会经济效益，最后在量化分析的基础上结合公共池塘资源治理的八条设计原则，定性分析了“一村万树”绿色期权的合理性。结果显示：“一村万树”实施区2018年的生态效益为124.63亿元，约为研究区国内生产总值估算值的1.68倍，说明该项目具有巨大的生态效益；同时，相关分析结果表明该项目实施对当地第三产业的发展有较大的促进作用。柯城区“一村万树”项目以及绿色期权模式给当地带来了巨大的生态和社会经济效益，为我国的乡村绿化建设和生态产品价值实现提供了一种新范式。     

基于随机森林的飞机长着陆预警方法

为降低飞机冲出跑道事故造成的人员伤亡和财产损失,以长着陆事件为研究对象,探讨1种有效的长着陆事件预警方法。提出应用随机森林模型对长着陆事件进行预警,给出模型的特征筛选、构建及评价方法,并使用实际飞行数据验证模型有效性。结果表明:基于随机森林的飞机长着陆预警模型精确率为88.41%,召回率为87.14%,模型可以有效对长着陆事件进行预警。     

长江三角洲城市群土地利用及其生态系统服务价值时空演变研究

采用1990、2000、2010和2015年四期长江三角洲城市群土地利用数据,利用土地利用转移概率矩阵等方法,描述了长江三角洲城市群的土地利用方式和转移方向,采用谢高地等修正Costanza价值量评价法定量计算了区域内的生态系统服务价值,并借助地理探测器对其空间分布格局进行了归因解释。研究表明：长江三角洲城市群土地利用类型以耕地为主,呈现逐年减少的趋势,林地变化相对稳定,水域变化先增后减,建设用地持续增长且保留率最高,耕地为其主要转化来源,草地主要转化为耕地和林地,水域主要转出为建设用地。1990、2000、2010和2015年长江三角洲城市群的生态系统服务价值分别为 2 644.26、2 639.53、2 615.49 和 2 569.88 亿元,总体呈逐渐下降趋势,其中农田生态系统价值下降最多,森林生态系统对整个区域的贡献率最大,Ⅲ、Ⅳ等级的城市的生态系统服务价值高于Ⅰ、Ⅱ等级,且城市规模越大,经济价值越占主导地位。空间分布格局形成以太湖和巢湖为中心的高值集聚区、东南地区高于西北地区的特征,其受到坡度、高程、土壤类型、人口等因子的影响。     

基于随机森林的阻变型通风网络故障诊断方法*

为了在矿井通风网络发生阻变型故障时,能够快速准确判断出故障位置和故障量,提出1种基于随机森林的通风网络故障位置和故障量诊断方法。利用矿井通风仿真系统IMVS将唐安矿模拟故障生成空间数据集并进行数据预处理,构建基于随机森林的故障诊断模型,并利用该诊断模型对唐安矿矿井通风网络模拟故障位置和故障量进行判断和预测。引用多种方法对模型进行度量,通过唐安矿模拟实验验证基于随机森林的故障诊断模型的有效性。将随机森林和决策树的故障诊断准确率进行对比,研究结果表明:随机森林较决策树故障准确率有进一步的提高,并发现故障地点失误诊断多是相邻巷道,在一定程度上工作人员对故障地点的判断并不受其影响。     

基于生态系统供给及净化服务功能的贵州省水生态占用研究

针对传统及现有水生态足迹理论及其模型存在的缺陷与不足,本文提出了基于生态系统供给及净化服务功能的贵州省水生态占用概念与模型,将其划分为生物生产和非生物生产的水生态占用两部分,建立水产品、水资源、水环境3类账户,并在此基础上以2000—2014年的贵州省为例进行计算分析,结果表明:(1)水产品账户中,贵州省水产品消费的水生态占用总体呈上升趋势,水生态承载力波动变化较小,水产品消费呈生态赤字状态,且其生态压力较大;(2)水资源账户中,贵州省淡水资源的水生态占用整体呈逐渐上升趋势,水生态承载力则呈明显波动的趋势,且变化幅度较大,淡水资源消费处于生态盈余状态,且其与水生态承载力的变化态势一致,淡水资源消费的生态压力较小;(3)水环境账户中,水环境生态压力主要来源于氮污染,2000—2010年消纳污染的水生态占用变化不大,2011—2014年波动较大,历年生活水污染账户值均大于工业,今后要注重加强生活水污染防治,消纳污染的水生态承载力呈波动变化的趋势,水环境处于生态赤字状态,且其生态压力较高;(4)与现有生态足迹模型的比较分析可知:该模型核算更为全面;不考虑均衡因子,并以最大水生态压力指数来评价区域水生态系统所承受的压力状态具有合理性,更能准确反映贵州水生态的实际情况和水生态文明建设的需要.     

20世纪初以来沂蒙山区森林植被动态及其对气候变化的响应——基于遥感和树轮的研究

遥感能够直接反映植被生长信息,但目前观测时间较短;树轮资料可以弥补遥感手段的不足,但往往缺乏与植被生长状况（如植被生产力）的直接关联。已有研究往往计算不同植被指数指标和树轮指数的相关性,并基于此来重建长时间尺度的植被动态信息。但基于相关性所选取的指标在不同地区存在较大差异,不利于空间对比研究。以沂蒙山区为研究区,选取能够有效表征植被年初级生产力的生长季NDVI累积值指标,利用Bootstrap法建立了其与树轮宽度的关系,重建了20世纪初期以来植被动态时间序列,并分析了变化特征及其与气候变化的关系。结果表明：沂山地区生长季NDVI累积值的多年平均值为7.36,低于蒙山和塔山地区;蒙山地区植被状况呈现好转趋势,特别是20世纪90年代之后植被好转趋势更加明显,而塔山和沂山地区植被无显著变化。小波分析结果表明研究区植被动态存在较显著的2 a、4 a或8 a尺度的周期变化,与生长季帕尔默干旱指数及平均温度的周期变化相一致,但干旱指数与植被动态具有更高的相关性。本研究综合运用树轮与遥感技术发展了长时间尺度植被动态时间序列重建方法,有助于更好地理解植被动态及其对气候变化的响应。