基于朴素贝叶斯的区域水土流失评价方法研究.pdfVIP

第29卷第l2期 人 民 黄 河 Vo1．29．No．12 2007年12月 YELL0W RIVER Dee．，2007 【水土保持】 基于朴素贝叶斯的区域水土流失评价方法研究 林伟华 一，伍永刚 ，毛典辉 ，余 艳 (1．华中科技大学水电与数字化工程学院，湖北武汉430074； 2．中国地质大学信息工程学院，湖北武汉430074) 摘 要：针对已有水土流失评价方法存在的不足，提出了一种基于朴素贝叶斯的区域水土流失评价方法：把降水量、土壤 可蚀性、坡度、植被覆盖度、土地利用类型作为主要指标，以径流场小区观测数据为样本，计算各指标的贝叶斯概率表，然 后利用遥感、GIS等技术提取基本评价单元的评价指标参数，根据贝叶斯概率表确定水土流失强度等级。以鄂东大别山 区为例进行了水土流失评价，其结果与专家规则法评价结果进行了比较，认为基于朴素贝叶斯的水土流失评价方法更合 理、结果更准确。 关 键 词：土壤侵蚀强度；水土流失评价；朴素贝叶斯 中图分类号：S157．1 文献标识码：A 文章编号：1000—1379(2007)12—0071-03 长期以来，国内外对水土流失的研究主要集中在坡面(地 (1)数据样本用特征向量 表示，样本的属性用A度量，假 块)、小流域层次上，而区域水土流失的研究尚未形成系统的理 定的类别用C表示。 论和方法 。目前对区域水土流失进行定量评估的模型仍以 (2)给定一个没有类别号的未知样本，预测X属于具有最 通用土壤流失方程(USLE或RUSLE)为主 。由于流域出口 高后验概率的类，即将未知样本分配给类 G，当且仅当 站以及观测小区的布设尚不完善，加之对尺度效应原理认识不 P(A I X)P(cj I X)、1≤ ≤m， ≠i时，根据式(1)得 够，还没有比较全面、实用的尺度转换方法，从而给区域水土流 P C X)=坠( I)= — (2)() 失的绝对量研究带来不便 J，因此要建立一个基于物理机制、 适合区域土壤流失量计算和预报的确定性方程几乎是不可能 式(2)中，P( )对于所有类为常数，因此只需求P(XIG)P(Ci)。 的 。对区域水土流失的评价研究，更多的是从定性方面考 如果类的先验概率未知，则通常假定这些类是等概率，即 虑 J，如我国第二次全国土壤侵蚀调查应用的是水利部发布的 P(C )=P(C2)… 一P(C )；否则，P(C )=sl／s，其中s 为类 《土壤侵蚀分类分级标准》，没有考虑影响水土流失的重要因 C 的训练样本数，s为训练样本总数。 子——降水和土壤可蚀性，且其评价规则完全依赖于专家经 (3)作类条件独立的朴素假定，即给定样本类标号，假定属 验，缺乏严密的数学推理。 性值相互独立(不存在依赖关系)，得到 贝叶斯分类方法是一种统计学分类方法 ，具有坚实的数 学理论基础以及综合先验信息和数据样本信息的能力。在众 P(X I C )=I1P( I C ) (3) 多贝叶斯分类方法中，朴素贝叶斯由于条件属性和决策类别间 式中：概率P( I C )、P( 。I C )、…、P( I C )可以由训练样 关系清晰、分类速度快，因此已成功应用到许多领域 J。笔者 本估算，即P( IC )=$ik／s，s 为属性A 上具有值 的类C 对基于朴素贝叶