基于长期 Landsat 影像的土壤有机质年际动态变化监测研究

【字体: 时间:2025年05月17日 来源:Precision Agriculture 5.4

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  当前土壤有机质(SOM)监测方法在长期预测精度和数据效率上存在局限。研究人员开发整合 Landsat 影像与 PLSR、RF、Cubist 算法的遥感框架,经特征选择优化模型,利用 2007-2021 年影像及年际迁移学习 mapping SOM 动态。PLSR 预测 R2=0.51、RMSE=3.97 g/kg,揭示研究区 SOM 十年下降与土地利用强度相关,为肥力管理提供工具。

  
目前,土壤有机质(soil organic matter, SOM)监测方法在长期预测精度和数据效率方面存在不足。本研究致力于构建一个融合 Landsat 影像与三种建模算法(偏最小二乘回归(partial least squares regression, PLSR)、随机森林(random forest, RF)、Cubist)的遥感框架,以应对这些挑战,减少采样工作量,并实现大规模土壤肥力评估。通过 Boruta 和递归特征消除(recursive feature elimination, RFE)进行特征选择以优化模型性能,结果表明 PLSR 为最优算法。该框架利用长期 Landsat 影像(2007–2021 年)和年际迁移学习方法来绘制 SOM 动态变化图。PLSR 实现了跨年度 SOM 预测(R2?=?0.51,RMSE?=?3.97 g/kg),能够利用最少的野外数据和长期影像对非采样年份进行准确绘图。对 SOM 趋势的分析显示,研究区域内 SOM 呈现十年的下降趋势,这与土地利用强度密切相关。所提出的年际迁移学习方法表明,利用稀疏采样和时间序列遥感可以有效地追踪 SOM 动态变化,为土壤肥力管理和精准农业提供了一种可扩展的工具。

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