吕向阳
随机森林模型核心技术与科研应用
2026-1-16 14:12
阅读:939

多源观测数据爆炸式增长的今天,如何从复杂、高维、非线性的自然系统中提取可靠知识,已成为地球科学、生态学、环境工程与公共健康等领域科研工作者的核心挑战。传统的统计模型常受限于线性假设与变量交互建模能力,而“黑箱”深度学习又难以满足科研对机制解释与因果证据的严苛要求。随机森林及其现代扩展方法,正成为连接预测性能与科学可解释性的关键桥梁。

一:树模型基石-从决策规则到可解释智能的起点

1数据类型与面临问题的识别

2分类回归树及随机森林的能够解决的问题:预测与可解释性

3分类回归树模型的构建

4分类回归树模型推广:装袋树、袋外误差

案例一:经典论文解析,问题类型识别

案例二:分类回归树预测臭氧浓度

案例三:装袋树模型黑臭水体分类

二:标准随机森林全过程构建稳健、可发表的预测模型

1随机森林理论

2数据预处理缺失值插补、异常值识别以及时间序列的处理

3随机森林超参数调优

4分类与回归问题性能评估

案例四臭氧浓度随机森林预测

案例五遥感下土地利用的随机森林分类

案例六基于基因的患病几率预测

三:随机森林的可解释机器学习(XAI)

1变量重要性与选择方法:置换法及其指标

2基于博弈论的指标SHAPConditional SHAPKernelSHAPDynamicSHAP等

3重要性指标误用的讨论

案例七河道黑臭的重要影响因素

案例八:PM10的分区局部影响因素

四:异常值处理与分位关联

1异常值识别的传统方法

2孤立森林的基本原理

3孤立森林的实现

4不同相关关系:分位随机森林

案例九蓝藻爆发的异常点识别

五:预测的不确定性与极端值估计

1置信区间以及为什么需要置信区间

2分位数回归的基本原理

3、分位数随机森林

4的贝叶斯模型:贝叶斯可加回归树

案例十:叶绿素A与营养物质极值相关性

案例十一:用贝叶斯可加回归树预测混凝土抗压强度及其不确定性

六:异质性处理效应的随机森林解法

1因果效应潜在结果框架

2条件平均处理效应

3异质性效应估计:因果随机森林

案例十二禁排政策对湖泊水质不同区域的因果分析

七:地理加权随机森林空间异质性建模

1空间异质性:空间不是全局同质的

2地理加权模型基础

3局部样本构建与适应带宽的选择

4地理加权随机森林

案例PM10城市不同区域效应分析

原文:随机森林模型核心技术与科研应用

转载本文请联系原作者获取授权,同时请注明本文来自吕向阳科学网博客。

链接地址:https://wap.sciencenet.cn/blog-3595493-1518704.html?mobile=1

收藏

当前推荐数:0
推荐到博客首页
网友评论0 条评论
确定删除指定的回复吗?
确定删除本博文吗?