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Enregistrement W2815885864 · doi:10.1111/ejss.12687

Spatial modelling with Euclidean distance fields and machine learning

2018· article· en· W2815885864 sur OpenAlexaff
Karsten Schmidt, Raphael A. Viscarra Rossel, Philipp Gries, Thomas Scholten, R.A. MacMillan

Notice bibliographique

RevueEuropean Journal of Soil Science · 2018
Typearticle
Langueen
DomaineEnvironmental Science
ThématiqueSoil Geostatistics and Mapping
Établissements canadiensNorthern Alberta Institute of Technology
Organismes subventionnairesDeutsche Forschungsgemeinschaft
Mots-clésKrigingRandom forestArtificial intelligenceMultivariate adaptive regression splinesSupport vector machineSpatial analysisComputer scienceMars Exploration ProgramMachine learningRegression analysisData miningMathematicsAlgorithmStatisticsBayesian multivariate linear regression

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Summary This study introduces a hybrid spatial modelling framework, which accounts for spatial non‐stationarity, spatial autocorrelation and environmental correlation. A set of geographic spatially autocorrelated Euclidean distance fields (EDF) was used to provide additional spatially relevant predictors to the environmental covariates commonly used for mapping. The approach was used in combination with machine‐learning methods, so we called the method Euclidean distance fields in machine‐learning (EDM). This method provides advantages over other prediction methods that integrate spatial dependence and state factor models, for example, regression kriging (RK) and geographically weighted regression (GWR). We used seven generic (EDFs) and several commonly used predictors with different regression algorithms in two digital soil mapping (DSM) case studies and compared the results to those achieved with ordinary kriging (OK), RK and GWR as well as the multiscale methods ConMap, ConStat and contextual spatial modelling (CSM). The algorithms tested in EDM were a linear model, bagged multivariate adaptive regression splines (MARS), radial basis function support vector machines (SVM), Cubist, random forest (RF) and a neural network (NN) ensemble. The study demonstrated that DSM with EDM provided results comparable to RK and to the contextual multiscale methods. Best results were obtained with Cubist, RF and bagged MARS. Because the tree‐based approaches produce discontinuous response surfaces, the resulting maps can show visible artefacts when only the EDFs are used as predictors (i.e. no additional environmental covariates). Artefacts were not obvious for SVM and NN and to a lesser extent bagged MARS. An advantage of EDM is that it accounts for spatial non‐stationarity and spatial autocorrelation when using a small set of additional predictors. The EDM is a new method that provides a practical alternative to more conventional spatial modelling and thus it enhances the DSM toolbox. Highlights We present a hybrid mapping approach that accounts for spatial dependence and environmental correlation. The approach is based on a set of generic Euclidean distance fields (EDF). Our Euclidean distance fields in machine learning (EDM) can model non‐stationarity and spatial autocorrelation. The EDM approach eliminates the need for kriging of residuals and produces accurate digital soil maps.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,003
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,007
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,008
Score d'incertitude au seuil0,017

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0030,007
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0020,002
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

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.

Tête enseignante Opus0,015
Tête enseignante GPT0,205
Écart entre enseignants0,190 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations195
Publié2018
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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