在土壤植物系统中Hg和As污染被通过结合多光谱UAV-RS,地球化学调查和机器学习来评估
L Salgado1, C A López-Sánchez2, A Colina3
1SMartForest Research Group, Department of Biology of Organisms and Systems Biology, University of Oviedo, 33600 Mieres, Spain; Environmental Biogeochemistry & Raw Materials Group and Institute of Natural Resources and Territorial Planning (INDUROT), University of Oviedo, 33600 Mieres, Spain.
Environmental pollution (Barking, Essex : 1987)
|June 21, 2023
概括
这项研究引入了一种新的方法,结合了地化学调查,无人机多谱成像和机器学习,以准确预测土壤和植被污染物水平. 随机森林模型证明有效地绘制了在前矿场的和污染的地图.
科学领域:
- 环境科学 环境科学
- 地质化学 地质化学
- 遥感 遥感 遥感 遥感
背景情况:
- 废弃的采矿场所由于重金属污染,造成了严重的环境风险.
- 传统的地质化学调查通常是昂贵和耗时的,限制了它们在大或复杂的地区的应用.
- 准确预测土壤和植被中的污染物分布对于有效的环境管理至关重要.
研究的目的:
- 开发和验证一种新的方法来预测污染物分布,使用有限的地化学数据和无人机遥感 (UAV-RS).
- 评估各种机器学习技术在模拟土壤和植被污染方面的有效性.
- 为污染评估提供一种更有效,更准确的替代传统地质化学研究.
主要方法:
- 低密度地表土壤和植被的地化学调查与通过UAV-RS获得的多光谱数据相结合.
- 计算了许多光谱指数来分析土壤植物系统对污染的反应.
- 包括随机森林 (RF) 在内的四个机器学习算法被用来构建 (As) 和 (Hg) 的预测模型.
主要成果:
- 随机森林模型表现出最好的表现,为土壤和植被中的和的度提供了强大的,公正的预测.
- 模型的准确性 (R2值从0.501到0.630) 和精度 (rRMSE值从180.72到46.31) 被统计验证.
- 该方法在预测As比Hg的准确性更高,在植被中与表层土壤相比,性能优于使用卫星或光谱数据的先前研究.
结论:
- 地化学数据,UAV-RS多谱图像和机器学习的综合方法为土壤和植被污染研究提供了强大且具有成本效益的工具.
- 这种方法为绘制污染物分布图的传统,劳动密集型地质化学调查提供了优越的替代方案.
- 这些发现强调了先进的遥感和机器学习技术在环境监测和修复工作中的潜力.
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