数据挖掘技术在耕地质量评价中的应用研究

来源 :华南农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:axun2010
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将数据挖掘技术应用于耕地质量评价,通过模型拟合实际耕地利用与变化,从中挖掘大量的隐含信息,能够有效地克服传统评价方法中人为影响因素过多等缺点,为合理、有效地评价、利用与保护耕地提供科学的依据。同时,对土地评价方法的改进和完善具有一定的理论意义。本研究以龙川县为样区,根据土地评价的基本原理,在地理信息系统技术支持下,运用数据挖掘技术,建立耕地质量评价模型,进行耕地质量评价。通过比较各个评价模型的结果,寻找最适合该区域的评价模型,揭示耕地质量的影响因素之间的潜在关系,推理未知评价单元的质量等级。 主要的研究结果如下: 根据收集的数据资料,确定了耕地质量评价的10个指标因子,利用MAPGIS软件建立了龙川县耕地质量评价数据库,确定了30281个评价单元是本次挖掘的目标数据。依据实践经验,运用聚类方法简化目标数据,提取了500、1000、2000、4000、6000和8000个6种不同学习样本集。利用6种学习样本集建立不同的决策树,模型预测精度分别为82.09%、86.01%、90.66%、94.92%、95.31%和95.65%,分析得到4000个学习样本是本次研究最适宜的学习样本集。 通过建立的决策树、BP神经网络和Logistic三种评价模型,找出耕地质量等级与评价的因素之间的函数关系。决策树评价模型采用C5.0算法,在4000个学习样本的支持下,满足了学习精度,模型预测精度达到了94.92%。BP神经网络评价模型采用了3层网络结构,确定10个输入单元、21个隐层和4个输出单元,运用Levenberg-Marquardt改进的BP学习算法建立评价模型,模型通过测试样本的测试,精度达到了95.07%。Logistic分类模型中,通过似然函数值检验回归方程,可以看出Logistic模型整体和自变量因素的解释作用都是十分显著,通过样本测试,模型的预测精度为91.74%。 评价结果的混淆矩阵表明,三种评价模型都达到了较好的拟合效果。在三种评价结果中只有在相邻的等级出现了分类的错误,没有出现“跳级”的误判。从空间的角度来看,误判的评价单元分布相对集中,体现了误判分布的空间相关性。综合考虑数据挖掘方法评价的标准,可知决策树模型最适合龙川县耕地质量评价。 运用决策树模型对龙川县耕地进行质量评价,合理地反映了龙川县耕地质量水平。评价结果如下:一等地总面积为6431.03bm2,占总面积比例17.10%;二等地总面积为20624.69hm2,占总面积的54.84%;三等地总面积为9686.88hm2,占总面积的25.76%;四等地总面积为863.77hm2,占总面积的2.29%。
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