Forest Engineering.
2025, 41(02):
298-311.
为探究基于主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)下贝叶斯优化(Bayesian Optimization,BO)卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)算法(PCA-BO-CNN)模型对人工林树种识别的方法,以提高遥感技术在人工林树种识别中的准确率和鲁棒性。以塞罕坝机械林场为研究区域,利用Sentinel-1遥感数据、Sentinel-2遥感数据、数字高程模型(digital Elevation Model,DEM)数据及森林资源二类调查数据和PCA-BO-CNN算法模型结合,并与其他不同算法模型对比分析,以提高人工林树种识别的准确性。结果表明,1)相比PCA算法处理前,PCA算法处理后多源数据特征的PCA1—PCA39共计39个特征的标准差和特征间的区分性明显提升。因此,PCA算法处理有利于提升对华北落叶松、白桦、樟子松、蒙古栎和云杉主要优势树种及非林地的识别精度;2)在PCA算法处理前,BO-随机森林(random forest,RF)算法模型对主要优势树种及非林地识别的总体准确度(OA)和Kappa系数精度,分别为81.87%,0.754 5。在PCA算法处理后,PCA-BO-CNN算法模型对主要优势树种及非林地识别的OA和Kappa系数精度相对提高,分别为83.10%,0.770 3;3)相比PCA算法处理前的BO-RF算法模型,PCA算法处理后的PCA-BO-CNN算法模型对塞罕坝林场主要优势树种及非林地识别的调和平均数(F1)、OA和Kappa系数的整体精度相对较高。具体,相比BO-RF算法模型PCA-BO-CNN算法模型的OA提升了1.24%,且相比PCA算法处理前PCA-BO-CNN算法模型OA提升了3.71%。与其他算法模型相比,基于PCA-BO-CNN算法模型的人工林树种识别方法具有很强的准确性和鲁棒性,为掌握塞罕坝林场人工林的树种分布,进而了解森林碳储量、森林对气候变化的响应、制定碳减排政策以及推动森林可持续发展提供重要的理论依据。