Maximizing the Diversity of Ensemble Random Forests for Tree Genera Classification Using High Density LiDAR Data
Notice bibliographique
Résumé
Recent research into improving the effectiveness of forest inventory management using airborne LiDAR data has focused on developing advanced theories in data analytics. Furthermore, supervised learning as a predictive model for classifying tree genera (and species, where possible) has been gaining popularity in order to minimize this labor-intensive task. However, bottlenecks remain that hinder the immediate adoption of supervised learning methods. With supervised classification, training samples are required for learning the parameters that govern the performance of a classifier, yet the selection of training data is often subjective and the quality of such samples is critically important. For LiDAR scanning in forest environments, the quantification of data quality is somewhat abstract, normally referring to some metric related to the completeness of individual tree crowns; however, this is not an issue that has received much attention in the literature. Intuitively the choice of training samples having varying quality will affect classification accuracy. In this paper a Diversity Index (DI) is proposed that characterizes the diversity of data quality (Qi) among selected training samples required for constructing a classification model of tree genera. The training sample is diversified in terms of data quality as opposed to the number of samples per class. The diversified training sample allows the classifier to better learn the positive and negative instances and; therefore; has a higher classification accuracy in discriminating the “unknown” class samples from the “known” samples. Our algorithm is implemented within the Random Forests base classifiers with six derived geometric features from LiDAR data. The training sample contains three tree genera (pine; poplar; and maple) and the validation samples contains four labels (pine; poplar; maple; and “unknown”). Classification accuracy improved from 72.8%; when training samples were selected randomly (with stratified sample size); to 93.8%; when samples were selected with additional criteria; and from 88.4% to 93.8% when an ensemble method was used.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,005 | 0,008 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 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 source (Gemma direct ou Codex distillé), 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 ».