Predicting Species Diversity of Benthic Communities within Turbid Nearshore Using Full-Waveform Bathymetric LiDAR and Machine Learners
Notice bibliographique
Résumé
Epi-macrobenthic species richness, abundance and composition are linked with type, assemblage and structural complexity of seabed habitat within coastal ecosystems. However, the evaluation of these habitats is highly hindered by limitations related to both waterborne surveys (slow acquisition, shallow water and low reactivity) and water clarity (turbid for most coastal areas). Substratum type/diversity and bathymetric features were elucidated using a supervised method applied to airborne bathymetric LiDAR waveforms over Saint-Siméon-Bonaventure's nearshore area (Gulf of Saint-Lawrence, Québec, Canada). High-resolution underwater photographs were taken at three hundred stations across an 8-km(2) study area. Seven models based upon state-of-the-art machine learning techniques such as Naïve Bayes, Regression Tree, Classification Tree, C 4.5, Random Forest, Support Vector Machine, and CN2 learners were tested for predicting eight epi-macrobenthic species diversity metrics as a function of the class number. The Random Forest outperformed other models with a three-discretized Simpson index applied to epi-macrobenthic communities, explaining 69% (Classification Accuracy) of its variability by mean bathymetry, time range and skewness derived from the LiDAR waveform. Corroborating marine ecological theory, areas with low Simpson epi-macrobenthic diversity responded to low water depths, high skewness and time range, whereas higher Simpson diversity relied upon deeper bottoms (correlated with stronger hydrodynamics) and low skewness and time range. The degree of species heterogeneity was therefore positively linked with the degree of the structural complexity of the benthic cover. This work underpins that fully exploited bathymetric LiDAR (not only bathymetrically derived by-products), coupled with proficient machine learner, is able to rapidly predict habitat characteristics at a spatial resolution relevant to epi-macrobenthos diversity, ranging from clear to turbid waters. This method might serve both to nurture marine ecological theory and to manage areas with high species heterogeneity where navigation is hazardous and water clarity opaque to passive optical sensors.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».