基于PSO-BP神经网络与SHAP解释器的针叶乔木生物量估算方法及系统技术方案

技术编号:45534186 阅读:19 留言:0更新日期:2025-06-13 17:34
本发明专利技术涉及森林资源调查监测技术领域,具体为基于PSO‑BP神经网络与SHAP解释器的针叶乔木生物量估算方法及系统。包括以下步骤:步骤一:采集针叶乔木的大数据,所述大数据包括林木基础数据和环境变量数据;步骤二:对所述大数据进行预处理,得到显著相关因子;步骤三:通过PSO‑BP神经网络对显著相关因子训练构建生物量模型,用于针叶乔木生物量的估算;步骤四:验证指标评估模型精度和基于机器学习解释工具SHAP解释器分析各因子的贡献程度。本申请利用公开发表的研究文献,收集并整理不同生长区域的杉木单木生物量实测数据及因子数据,在考虑多因子变量的情况下,重新构建了杉木非参数模型,精度得到了提升。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及森林资源调查监测,特别是涉及基于pso-bp神经网络与shap解释器的针叶乔木生物量估算方法及系统。


技术介绍

1、森林生态系统作为全球碳循环的主体,其碳汇潜力备受关注。而森林生物量数据是了解森林碳汇的前提,加上我国地域广阔,构建应对不同环境因子作用下的精准生物量模型至关重要。

2、杉木是柏科杉木属高大乔木,叶披针形或窄。杉木人工林作为中国亚热带区域最为重要的人工林生态系统之一,分布面积广泛,占亚热带人工林总面积的60%~80%,对我国木材生产、林业经济发展具有重要战略意义。杉木人工林具有生长快、对气候土壤环境要求较高等特点。大量杉木人工林的物种调查发现,其群落物种多样性随着林龄、胸径、密度的不同呈现出巨大的差异,而这一差异形成的机制目前还鲜有探索,尤其缺乏基于大尺度的研究。

3、林木生长是一个复杂的非线性过程,受气候、立地、竞争、干扰等多个因子及其交互作用的影响,若忽略林木生长的空间异质性和时间变化的复杂性,将导致林木生长的估算仍存在很大的不确定性。前人大量的森林生物量估算工作中表明立地环境变量对森林生物量的影响不容本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于PSO-BP神经网络与SHAP解释器的针叶乔木生物量估算方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的基于PSO-BP神经网络与SHAP解释器的针叶乔木生物量估算方法,其特征在于,所述林木基础数据包括林分变量数据、生物量实测数据和位置变量数据;环境变量数据包括气候变量数据、地形变量数据和土壤变量数据。

3.根据权利要求2所述的基于PSO-BP神经网络与SHAP解释器的针叶乔木生物量估算方法,其特征在于,所述预处理包括:

4.根据权利要求3所述的基于PSO-BP神经网络与SHAP解释器的针叶乔木生物量估算方法,其特征在于,所述步骤...

【技术特征摘要】

1.一种基于pso-bp神经网络与shap解释器的针叶乔木生物量估算方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的基于pso-bp神经网络与shap解释器的针叶乔木生物量估算方法,其特征在于,所述林木基础数据包括林分变量数据、生物量实测数据和位置变量数据;环境变量数据包括气候变量数据、地形变量数据和土壤变量数据。

3.根据权利要求2所述的基于pso-bp神经网络与shap解释器的针叶乔木生物量估算方法,其特征在于,所述预处理包括:

4.根据权利要求3所述的基于pso-bp神经网络与shap解释器的针叶乔木生物量估算方法,其特征在于,所述步骤三中,所述pso-bp神经网络模型通过bp神经网络建立从微观参数到宏观参数的映射函数,再将映射函数嵌入到pso算法的适应度函数中搜索最优微参数。<...

【专利技术属性】
技术研发人员:易扬史明昌郝瑞军张桂莲邢璐琪
申请(专利权)人:上海市园林科学规划研究院
类型:发明
国别省市:

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