基于“白箱”机器学习模型的生态系统服务协同权衡主导因子和阈值效应探究——以福建省为例
编号:135
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更新:2023-04-20 22:34:17
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口头报告
摘要
探究影响生态系统服务(ESs)间协同权衡的主导因子和阈值效应,有利于对生态系统进行科学管理。以往的研究多使用线性回归模型,忽略了生态系统的非线性特征,难以反映真实的生态过程。本研究对福建省6项典型ESs(粮食生产力、碳储量、户外休闲、生物多样性保护、水土保持和水源涵养)进行空间量化,并基于ESs的时空变化,获得6项ESs间的15对二元动态协同权衡关系的空间分布图。构建“自然-社会经济”条件综合指标体系,并首次引入“白箱”(可解释、可视化)的机器学习模型,探究ESs协同权衡与“自然-社会经济”条件因子间的非线性关联。结果表明,在包含人类活动、气候、地形、土地利用和生境质量这5个方面的“自然-社会经济”条件中,气候因子对ESs协同权衡的影响最显著。年总降水量、年日照辐射量、年均气温、距铁路距离和GDP密度是影响研究区ESs协同权衡的主导因子。通过将15个因变量(15对二元协同权衡关系)对各影响因子的非线性响应曲线分别叠加,获得有利于研究区综合协同最大化的各影响因子的最佳阈值区间。在本研究同时测试的三个“白箱型”机器学习模型(XGBoost,RF和GBDT)中,XGBoost模型在探究福建省“生态系统服务协同权衡与‘自然-社会经济’条件间的非线性关联”这一问题上展现出极大的优越性。本研究的方法和思路具有普适性,可为其他地区和尺度的研究提供参考。
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