该研究旨在提出一种利用多源数据和机器学习算法绘制南非灌溉和雨养农田地图的综合方法。用于土地覆盖分类的随机森林模型显示出较高的准确性,与类似的研究相当,并且通过包含海拔等辅助数据进行了优化。对随机森林输出的深度学习神经网络模型的利用促进了雨养农田和灌溉农田之间的制图和区分,展示了这种方法在国家尺度测绘活动中的潜力。人们发现,纳入红边和红色光谱带以及潜在蒸散量对于提高 DNN 模型的性能非常重要。这项研究的结果对于解决南非的粮食不安全问题具有重要意义,因为它提供了有关灌溉和雨养农田范围和分布的基线数据和信息,可以为农业规划和资源分配提供信息。此外,这项研究的结果可以在当前绘图方法成本高昂的其他广泛环境中复制。未来的研究可以通过采用时间序列分析并结合更多辅助数据来扩展这些发现,以提高农田绘图的准确性,特别是在具有相似光谱特征的区域。总体而言,这项研究凸显了机器学习算法和多源数据在农田测绘方面的潜力,对粮食安全和可持续发展具有重要影响。
南非地图和整个研究区域的主要农业区域
显示由南非随机森林模型产生的不同土地覆盖类别的近端分类输出的选定区域
利用随机森林模型对土地覆盖进行分类的光谱波段和指数的可变重要性
利用随机森林模型分类的所有土地覆盖类型的总体精度和每类分类精度
根据研究区域的随机森林模型得出的不同土地覆盖类别的范围
(a)在DNN模型和模型训练、验证和测试中使用的训练、验证和测试数据集的接收者工作曲线下面积(AUC),(b)谱带和指数的变量重要性得分使用DNN分类
利用深度DNN模型对灌溉和雨养农田的总体和每类分类精度进行分类
展示南非灌溉和雨养农田DNN模型的分类输出
利用深度神经网络(DNN)模型分类的南方灌溉和雨养农田的全国尺度图
来自深度神经网络(DNN)模型的省级统计数据显示了南非灌溉和雨养农田的范围