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JIA | 中国农业科学院信息所许世卫研究员团队基于气象大数据构建堆栈集成学习模型预测中国大豆单产

李乾川 等 农业科学微平台 2023-06-28
气候变化已经通过多种方式对全球作物产量产生了深远的影响,气象因素中的不同温度、降雨量和光照条件对作物产量的形成产生积累性影响。大豆是世界重要的粮油作物产品,也是中国进口量最大的农产品。准确预测大豆年度产量,对于大豆供需平衡的监测预警具有重要意义。目前应用机器学习算法预测气象单产已有不少研究,但不同机器学习模型的单一性优势没有能集成发挥作用,影响单产预测的精度和时效性。
近期,中国农业科学院农业信息研究所许世卫研究员团队完成的题为Ensemble Learning Prediction of Soybean Yields in China Based on Meteorological Data的研究论文在Journal of Integrative Agriculture (《农业科学学报》(英文),JIA) 2023年第6期正式发表。

该研究通过对中国主要的两个大豆主产区东北地区和黄淮地区的173个县域气象站点、跨度34年的单日气象数据,以及年度大豆分县产量数据进行建模分析,采用K近邻(K-Nearest Neighbors, KNN)、随机森林(Random Forest, RF)和支持向量回归(Support Vector Regression, SVR)作为3个基模型,建立了基于堆栈集成学习框架的高精度、高可靠性大豆单产预测模型。利用全部县级数据进行5年滑动预测和4种回归指标的模型精度评价,表明大豆气象单产堆栈集成学习预测模型具有比单一模型更高的预测精度和更强的鲁棒性,大豆单产时空分布预测MAPE值低于5%。大豆气象单产堆栈集成学习预测模型为准确预测产量提供了新的方法。


中国农业科学院农业信息研究所许世卫研究员为该文章的通讯作者,李乾川博士研究生为第一作者,该研究得到了中国农业科学院科技创新工程项目“中国农业监测预警系统研究”(CAAS-ASTIP-2016-AII)的资助。


点击链接查看全文:

https://doi.org/10.1016/j.ji‍a.2‍0‍2‍3.02.011

Cite the article:

LI Qian-chuan, XU Shi-wei, ZHUANG Jia-yu, LIU Jia-jia, ZHOU Yi, ZHANG Ze-xi. 2023. Ensemble learning prediction of soybean yields in China based on meteorological data. Journal of Integrative Agriculture, 22(6): 1909-1927.


研究团队简介



许世卫研究员团队依靠农业农村部农业监测预警技术重点实验室,长期开展农业监测预警大数据分析和人工智能模型研究,建立了农业信息分析学,创建了CAMES模型系统,先后承担国家科技支撑项目、国家重点研发计划、国家自然科学基金等科研项目研究, 获省部级科技成果奖励12项(其中农业农村部神农中华农业科技奖一等奖2项),制定国家和行业标准11项,授权国家专利98项,发表学术论文450多篇,曾获农业农村部神农中华农业科技奖“优秀创新团队奖”。



Journal of Integrative Agriculture (《农业科学学报》(英文), JIA) 由中华人民共和国农业农村部主管,中国农业科学院与中国农学会主办,中国农业科学院农业信息研究所承办。综合性英文学术期刊,月刊。创刊于2002年,现任主编为中国科学院院士陈化兰。JIA主要栏目有作物科学、园艺、植物保护、动物科学、动物医学、农业生态环境、食品科学、农业经济与管理等。刊稿类型有综述、研究论文、简报以及评述等。全部论文在Elsevier-ScienceDirect (SD) 平台OA出版。最新SCI影响因子4.384,位于SCI-JCR农业综合学科Q1区。中科院分区农林科学1区。2016年以来先后获得中国科协等部委 “提升计划”“登峰计划”“卓越计划”项目支持。

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