中国农业气象 ›› 2026, Vol. 47 ›› Issue (1): 145-158.doi: 10.3969/j.issn.1000-6362.2026.01.013
田宏伟,常江,李翠娜,成林
TIAN Hong-wei, CHANG Jiang, LI Cui-na, CHENG Lin
摘要: 引入多光谱无人机作为过渡尺度,为解决遥感监测模型在叶面积指数(LAI)反演中由点到面的升尺度难题,综合比较Lasso回归、岭回归、高斯过程回归和随机森林回归4种机器学习算法在不同特征组合下对冬小麦叶面积指数(LAI)的模拟精度、空间分布及数据分布直方图,筛选适用于华北区域冬小麦LAI监测的无人机模型;并利用模型监测结果作为地面样本,构建哨兵2号冬小麦LAI监测模型,结合耕地分布对鹤壁市冬小麦LAI进行动态监测和评估。结果表明:(1)基于无人机多光谱数据构建的4种机器学习算法冬小麦LAI监测模型,模拟精度从高到低依次为Lasso回归、岭回归、高斯过程回归和随机森林回归,最小均方根误差分别为1.472、1.488、1.538和1.582。岭回归的模拟结果在高、低值区表现较均衡,随机森林回归模拟结果存在低值高估和高值低估的现象,Lasso回归模拟结果存在低值高估,高斯过程回归的模拟结果高、低值均低估。高斯过程回归、Lasso回归和岭回归模拟结果直方图符合正态分布特征,随机森林回归的模拟结果离散度较高,因此,18个特征的岭回归为无人机LAI最优监测模型。(2)基于哨兵2号构建的冬小麦LAI监测模型中,4种算法的模拟精度从高到低依次为岭回归、Lasso回归、高斯过程回归和随机森林回归,26个特征的岭回归为最优监测模型。(3)2023年3月28日、4月27日和5月12日,哨兵2号LAI动态监测结果显示鹤壁市耕地LAI平均值分别为2.50、3.22和2.92,监测结果比MODIS产品更精细。