热门关键词:亚博网站有保障的,亚博网站信誉有保障的  
论文推荐||基于随机森林模型的美国白蛾在中国的潜在生境预测
2021-10-22 [59073]
本文摘要:纪烨琳等 南京林业大学学报美国白蛾(Hyphantria cunea),又称美国灯蛾、秋幕蛾,属于世界性检疫害虫,植物一旦熏染极易发作,被称为“无烟的火灾”。

纪烨琳等 南京林业大学学报美国白蛾(Hyphantria cunea),又称美国灯蛾、秋幕蛾,属于世界性检疫害虫,植物一旦熏染极易发作,被称为“无烟的火灾”。1979 年在中国辽宁省丹东地域首次发现美国白蛾,随后出现出从北部逐渐向中部扩散的趋势 ,到 2017 年疫区涉及 11 个省 (区、市) 的 558 个县级行政区,防控形势很是严峻。

预测美国白蛾的潜在生境是对其防控研究的主要内容之一。现在,海内外学者对美国白蛾的潜在漫衍研究大多只思量了气候的影响,思量的影响因子单一,且未与已有研究举行对比从而深入讨论美国白蛾在我国潜在漫衍的吻合度。随机森林模型 (random forest model) 具有预测精度高,可是运算量并没有显著增加,对多元共线性并不敏感,在数据缺失时仍然有很高的预测精度等优点。近年来,该模型在生态学方面的应用有了较大的生长,如金宇等使用随机森林模型预测气候变化对白冠长尾雉(Syrmaticus reevesii)、中华穿山甲 (Manis pentadactyla)、藏酋猴 (Macaca thibetana) 潜在生境的影响;张雷等使用随机森林算法模拟了云南松 (Pinus yunnanensis) 在我国的适生区漫衍;Sahragard 等通过随机森林方法对塔夫坦山脉牧场的植物栖息地适宜性举行建模;李峰等使用 9 种生态位模型对兴安落叶松 (Larix gmelinii) 的地理漫衍举行了对比,得出随机森林模型的拟合优度最高、综合性能最好。

本期推荐论文作者基于随机森林模型,选择 19 个气候因子以及海拔、坡度、坡向、植被笼罩率、有效光合辐射等 5 个情况因子来构建美国白蛾的潜在生境漫衍预测模型,对当前气候情况及 21 世纪 50 年月美国白蛾的空间漫衍、情况因子重要性、发生面积及迁移情况举行预测和分析,以期为有效防控美国白蛾扩散提供理论依据。下面就快来随着学报君浏览详文一探究竟吧!题 目基于随机森林模型的美国白蛾在中国的潜在生境预测基金项目北京农业信息技术研究中心开放课题作 者纪烨琳1,苏喜友1*,于治军2作者单元1. 北京林业大学信息学院;2. 国家林业和草原局森林病虫害防治总站关键词美国白蛾;随机森林模型;潜在生境;气候情景;空间漫衍▶引文花样:[1]纪烨琳,苏喜友,于治军.基于随机森林模型的美国白蛾在中国的潜在生境预测[J].南京林业大学学报(自然科学版),2019,43(06):121-128.DOI:10.3969/j.issn.1000-2006.201808046JI Y L,SU X Y,YU Z Z.Potential habitat prediction of Hyphantria cunea based on a random forest model in China[J].Journal of Nanjing Forestry University(Natural Sciences Edition),2019,43(06):121-128.01目 的基于随机森林模型原理,对当前气候情况以及 21 世纪 50 年月的美国白蛾在中国的空间漫衍、情况因子重要性、发生面积及迁移情况举行预测和分析,为美国白蛾有效防控提供理论参考。02方 法获取 2011—2017 年美国白蛾发生的县市级数据,使用地理信息系统 ArcGIS 中随机点生成工具生成未发生点数据。

接纳随机森林模型原理,选择 19 个气候因子以及海拔、坡度、坡向、植被笼罩率、有效光合辐射等 5 个情况因子,通过 ArcGIS 中的提取值工具提取发生点和未发生点的 24 个情况变量的值,将海拔、坡度、坡向举行离散化。使用 R 语言模拟 2011—2030 年美国白蛾的潜在生境漫衍模型,以 ROC 曲线验证模型的精度;使用构建好的模型分析情况因子重要性并排序,预测在 2050s (2041—2060 年) 时期两种气候情景 (RCP2. 6、RCP4. 5) 下全中国规模内美国白蛾的潜在生境漫衍。

2.1 情况因子选取 19 个气候因子以及海拔、坡度、坡向、植被笼罩率、有效光合辐射等 5 个情况因子举行美国白蛾潜在生境漫衍预测(表 1)。▼表 1 情况因子形貌2.2 随机森林模型及模拟为了更好地提高模型准确度,将海拔、坡度、坡向根据《第一次全国地理国情普查公报》的分级举行离散化,情况因子属性分级尺度见表 2。▼表 2 情况因子属性分级尺度03结 果ROC 曲线分析讲明,随机森林模型预测美国白蛾潜生境漫衍的训练数据和测试数据的 AUC 值划分为 0. 997 和 0. 963,模型精度较高;当前时期下美国白蛾潜在生境 (适生区) 占中国领土面积的 8. 74%,其中低适生区、中适生区、高适生区和极高适生区面积划分占适生区总面积的 41. 47%、20. 85%、18. 90%和 18. 78%,适生区主要集中在华北地域东南部、中南地域北部、华东地域北部和东北地域南部。

亚博网站有保障的

对美国白蛾潜在生境漫衍影响较大的情况因子依次是:海拔、植被笼罩率、最湿季平均气温、最暖季平均气温。在 2050s 时期 RCP2. 6 气候情景下,美国白蛾适生区总面积占中国领土面积的 14. 38%,其中低适生区、中适生区、高适生区和极高适生区面积划分占适生区总面积的 51. 87%、20. 37%、16. 49%和 12. 27%;在 RCP4. 5 气候情景下,美国白蛾适生区总面积占中国领土面积的 19. 06%,其中低适生区、中适生区、高适生区和极高适生区面积划分占适生区总面积的 51. 14%、15. 11%、20. 36%和 13. 39%;2050s 时期美国白蛾潜在生境质心平均向北迁移 93. 65 km,新增适生区有黑龙江省、吉林省、四川省、湖北省、山西省、河南省、内蒙古东部、台湾岛等地域。3.1 随机森林模型验证ROC 曲线分析效果讲明(图 1),随机森林模型训练数据的 AUC 值为 0. 997,测试数据的 AUC 值为 0. 963。

▲图 1 随机森林模型预测效果的 AUC3.2 美国白蛾当前潜在生境漫衍预测效果由美国白蛾 2011—2030 年的潜在生境漫衍图 (图 2) 可知,美国白蛾发生区域主要集中在华北地域东南部、中南地域北部、华东地域北部和东北地域南部。▲图 2 2011—2030 年美国白蛾在中国的潜在生境漫衍对美国白蛾在中国适生区举行分析可知 (表 3),2011—2030 年美国白蛾适生区域面积占我国领土面积的 8. 73%,其中低适生区、中适生区、高适生区、极高适生区面积划分占适生区总面积的 41. 47%、20. 85%、18. 90%、18. 78%。▼表 3 差别时期美国白蛾在中国的适生区面积3.3 影响美国白蛾漫衍的情况因子重要性分析平均准确度降低水平 (mean decrease accuracy,MDA) 是将一个变量的取值酿成随机数时随机森林预测准确性的下降水平,其值越大讲明重要性越高。

随机森林模型给出的重要性排序讲明 (图 3),对美国白蛾适生情况影响较大的因子为:海拔、植被笼罩率、最湿季平均平温和最暖季平均温。除海拔和植被笼罩率以外,温度因子和水分因子对美国白蛾发生概率影响相差不大,温度因子略高于水分因子。▲图 3 影响美国白蛾潜在生境的情况因子重要性排序现在河北省、山东省、辽宁省是美国白蛾发生严重地域,其植被笼罩率划分为 23. 4%、16. 7%、38. 2%;温度也是影响美国白蛾发生概率的重要因子之一,当最湿季平均气温大于 20. 5℃、最暖季平均气温大于 6. 5℃时美国白蛾发生概率较大 (图 4C、4D),其中最湿季平均气温大于 27℃、最暖季平均气温大于 7℃是美国白蛾发生概率最大的区间,切合该气候条件的地域有华北平原大部门地域、华东、华南等地域,约占我国领土面积的 36%。

▲图 4 重要情况因子对美国白蛾潜在生境的影响水平3.4 未来条件下美国白蛾潜在生境漫衍预测效果RCP2. 6、RCP4. 5 两种气候情景下,美国白蛾发生区域面积都有差别水平的增加 (图 5)。▲图 5 2050s 美国白蛾在中国发生面积增长比例预测RCP2. 6、RCP8. 5 两种气候情景下对美国白蛾空间漫衍和质心迁移的预测效果见图 6。

▲图 6 2050s 差别气候变化情景下美国白蛾在中国的潜在生境漫衍04结论美国白蛾适宜生活在海拔较低、夏季高温多雨、拥有较为富厚的森林资源的地域。随着气候变化,美国白蛾潜在生境整体向中国北部和内陆湿度较高地域偏移,发生面积逐渐扩大,发生水平逐渐加重。


本文关键词:亚博网站有保障的,亚博网站信誉有保障的

本文来源:亚博网站有保障的-www.hdpli.com