地上生物量反演模型精度,即反演结果的准确性,需要使用相关验证指标进行判定。选择判定系数(R2)、均方根误差(RMSE)以及相对均方根误差(RMSEr)为模型精度的验证指标(图18-11),将精度最高的预测模型作为最终选定的反演模型。
(1)判定系数(Coefficient of Determination,R2),也称可决系数或决定系数,是指在线性回归中,回归平方和与总离差平方和之比值,其数值等于相关系数的平方。它是对估计的回归方程拟合优度的度量。R2表达式:
式中,SST=SSR+SSE,SST(Total Sum of Squares)为总平方和;SSR(Regression Sum of Squares)为回归平方和,SSE(Error Sum of Squares)为残差平方和。
图18-11 精度评价方法
(2)均方根误差(Root Mean Square Error,RMSE),是观测值与真值偏差的平方和观测次数n比值的平方根。在实际测量中,观测次数n总是有限的,真值只能用最可信赖(最佳)值来代替。方根误差对一组测量中的特大或特小误差反应非常敏感,所以,均方根误差能够很好地反映测量的精密度。均方根误差,当对某一量进行多次的测量时,取这一测量列真误差的均方根差(真误差平方的算术平均值再开方),称为标准偏差,以σ表示。σ反映了测量数据偏离真实值的程度,σ越小,表示测量精度越高,因此可用σ作为评定这一测量过程精度的标准。RMSE表达式:
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(3)相对均方根误差(Relative Root Mean Square Error,RMSEr),是均方根误差和验证样本平均值的比值。RMSEr表达式:
输入对象:生成的地上生物量反演模型;生物量验证样本及其坐标文本文件;掩模掉非植被区的光学特征变量。
输出对象:与验证样本相对应的生物量预测值。
通过将基于LiDAR数据提取的样本生物量值作为新的样地观测数据,从中选取在空间上具有代表性的地上生物量样本,再以从光学遥感影像中提取的变量集合建立地上生物量反演模型,并利用验证数据集对各模型的效果进行精度验证,最后实现对全部区域内的地上生物量制图。经实验分析和精度评价结果显示,RF的估算精度最高,具体评价指标如表18-4所示。
表18-4 地上生物量反演模型评价结果
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