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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
基于CatBoost模型的采煤沉陷水域水体深度反演
  • 作者

    徐良骥廉年刚张坤

  • 单位

    安徽理工大学空间信息与测绘工程学院安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室

  • 摘要
    目的 长期煤炭开采在两淮矿区造成了显著的地表沉陷和水体形成,这使得精确测量水深对于合理利用水资源变得至关重要,使用遥感反演水深的方法可高效便捷获取大范围水深数据。方法 提出了一种多源数据融合反演模型,通过整合Sentinel-2卫星遥感资料与无人船采集的水深数据,分别建立了基于单一波段、多波段以及对数比值的模型分析方法。通过CatBoost机器学习算法分别对3种传统模型中拟合效果最佳的模型进行优化。结果 经过实验验证,发现绿色单波段模型、多波段模型以及绿色与红色比值对数模型的拟合优度分别达到了0.675、0.692和0.260;均方根误差分别为2.40、2.34和3.62m。在采用CatBoost机器学习算法进行优化后,传统模型的反演精度均有提升。拟合优度分别为0.755、0.762、0.386;均方根误差分别为2.03、1.96和3.17m; CatBoost单波段模型在4~12m区间反演精度最高,CatBoost多波段模型在0~4m及12~16m有最高的反演精确性。结论 研究证明,采用的多源数据融合技术能够有效提升水深反演的精度,为矿区水域治理及水资源管理提供了科学依据,展示了其在环境监测和资源管理中的潜在应用。
  • 关键词

    沉陷水域多光谱遥感水深反演Sentinel-2机器学习

  • 文章目录


    1 研究区概况及研究方法
    1.1 研究区概况
    1.2 反演方法与模型建立
    1)多光谱反演水深的基本原理
    2)水深反演模型
    3)CatBoost改进的反演模型
    4)模型精度检验
    2 数据获取与处理
    2.1 无人船水深数据获取
    2.2 Sentinel-2数据源及预处理
    2.3 数据匹配处理
    2.4 反演因子选择
    3 结果与讨论
    3.1 模型建立与分析
    3.2 分段精度分析
    4 结论
  • 引用格式
    [1]徐良骥,廉年刚,张坤.基于CatBoost模型的采煤沉陷水域水体深度反演[J].安徽理工大学学报(自然科学版),2024,44(05):1-9.
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