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基于支持向量回归模型的水稻田甲烷排放通量预测研究
  • ISSN号:0250-3301
  • 期刊名称:环境科学
  • 时间:2013.8.15
  • 页码:2975-2982
  • 分类:X144[环境科学与工程—环境科学]
  • 作者机构:[1]北京师范大学资源学院,北京100875, [2]北京师范大学环境演变与自然灾害教育部重点实验室,北京100875, [3]中国环境科学研究院,北京100012, [4]中国环境监测总站,北京100012
  • 相关基金:环境保护公益性行业科研专项(200909113,201009021); 国家自然科学基金项目(41171318,41001160)
  • 相关项目:基于遗传粒子群优化模型的遥感图像融合与分类方法及应用研究
中文摘要:

利用静态箱和气相色谱仪法获取水稻田甲烷排放通量数据,选取大气温度、土壤5 cm深温度、土壤pH、土壤Eh、土壤含水量和地表生物量作为影响因子.应用建立在结构风险最小化优化上的支持向量回归(ε-SVR)模型,采用留一法交叉检核网格搜索法(LOOCV)优化ε-SVR预测模型的参数,采用k折交叉检验的方法依据平均相对误差(MRE)和均方根误差(RMSE)对模型的精度进行验证,并与BP人工神经网络(BP-ANN)模型比较,评价ε-SVR预测模型的准确性.结果表明,通过LOOCV选择最优的惩罚因子C和损失系数ε,并由此构建的ε-SVR预测模型预测值和实测值具有很好的一致性,通过11折交叉验证后,测试样本的平均MRE为44%,平均RMSE为16.21 mg·(m2·h)-1.通过与BP-ANN模型比较,预测值和实际值相关系数达0.863,各项指标均优于BP-ANN预测模型,说明ε-SVR模型能够适用于水稻田甲烷排放通量的预测.

英文摘要:

The methane emission data of paddy fields was obtained by using the static chamber and gas chromatography,and six parameters including atmospheric temperature,soil temperature at 5 cm depth,pH of soil,Eh of soil,soil moisture and ground biomass were selected as the primary influencing factors of methane emission.The support vector regression(ε-SVR) model was built on the optimization of structural risk minimization,and the parameters of the ε-SVR model were optimized using Leave-one-out Cross Validation(LOOCV).The prediction accuracy of model was evaluated by k-fold cross validation with the mean relative error(MRE) and the root mean square error(RMSE).In addition,the accuracy of the ε-SVR model was analyzed by comparison with the Back Propagation-Artificial Neural Network(BP-ANN) model.The results indicated that the predicted value of the ε-SVR model with the parameters C and ε optimized by LOOCV was in good agreement with the measured value,and the average MRE of test samples was 44% and the average RMSE was 16.21 mg·(m2·h)-1 in the process of 11-fold cross validation.Compared with the BP-ANN model,the correlation coefficient was 0.863,and all the indicators were better.It demonstrated that the ε-SVR model could be applied to the prediction of methane emission of paddy fields.

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期刊信息
  • 《环境科学》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院生态环境研究中心
  • 主编:赵进才
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  • 邮编:100085
  • 邮箱:hjkx@rcees.ac.cn
  • 电话:010-62941102 62849343
  • 国际标准刊号:ISSN:0250-3301
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1895/X
  • 邮发代号:2-821
  • 获奖情况:
  • 在全国第一届和第二届优秀科技期刊评比中分别荣获...,二次荣获中国科学院优秀期刊评比一等奖,荣获中国期刊方阵双奖期刊荣誉
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国生物医学检索系统,美国剑桥科学文摘,美国生物科学数据库,英国动物学记录,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
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