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Enregistrement W2935876239 · doi:10.3390/rs11080920

A Random Forest Machine Learning Approach for the Retrieval of Leaf Chlorophyll Content in Wheat

2019· article· en· W2935876239 sur OpenAlex

Pourquoi ce travail est dans la base

Une base qui oublie comment elle a trouvé un travail ne peut pas être vérifiée. Voici les voies qui ont admis celui-ci.

affAu moins un auteur déclare une institution canadienne dans l'instantané OpenAlex épinglé.

Notice bibliographique

RevueRemote Sensing · 2019
Typearticle
Langueen
DomaineEnvironmental Science
ThématiqueRemote Sensing in Agriculture
Établissements canadiensAgriculture and Agri-Food Canada
Organismes subventionnairesKing Abdullah University of Science and Technology
Mots-clésRemote sensingSpectroradiometerEnvironmental scienceHyperspectral imagingRandom forestVegetation (pathology)Computer scienceSoil scienceReflectivityGeographyMachine learning

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Developing rapid and non-destructive methods for chlorophyll estimation over large spatial areas is a topic of much interest, as it would provide an indirect measure of plant photosynthetic response, be useful in monitoring soil nitrogen content, and offer the capacity to assess vegetation structural and functional dynamics. Traditional methods of direct tissue analysis or the use of handheld meters, are not able to capture chlorophyll variability at anything beyond point scales, so are not particularly useful for informing decisions on plant health and status at the field scale. Examining the spectral response of plants via remote sensing has shown much promise as a means to capture variations in vegetation properties, while offering a non-destructive and scalable approach to monitoring. However, determining the optimum combination of spectra or spectral indices to inform plant response remains an active area of investigation. Here, we explore the use of a machine learning approach to enhance the estimation of leaf chlorophyll (Chlt), defined as the sum of chlorophyll a and b, from spectral reflectance data. Using an ASD FieldSpec 4 Hi-Res spectroradiometer, 2700 individual leaf hyperspectral reflectance measurements were acquired from wheat plants grown across a gradient of soil salinity and nutrient levels in a greenhouse experiment. The extractable Chlt was determined from laboratory analysis of 270 collocated samples, each composed of three leaf discs. A random forest regression algorithm was trained against these data, with input predictors based upon (1) reflectance values from 2102 bands across the 400–2500 nm spectral range; and (2) 45 established vegetation indices. As a benchmark, a standard univariate regression analysis was performed to model the relationship between measured Chlt and the selected vegetation indices. Results show that the root mean square error (RMSE) was significantly reduced when using the machine learning approach compared to standard linear regression. When exploiting the entire spectral range of individual bands as input variables, the random forest estimated Chlt with an RMSE of 5.49 µg·cm−2 and an R2 of 0.89. Model accuracy was improved when using vegetation indices as input variables, producing an RMSE ranging from 3.62 to 3.91 µg·cm−2, depending on the particular combination of indices selected. In further analysis, input predictors were ranked according to their importance level, and a step-wise reduction in the number of input features (from 45 down to 7) was performed. Implementing this resulted in no significant effect on the RMSE, and showed that much the same prediction accuracy could be obtained by a smaller subset of indices. Importantly, the random forest regression approach identified many important variables that were not good predictors according to their linear regression statistics. Overall, the research illustrates the promise in using established vegetation indices as input variables in a machine learning approach for the enhanced estimation of Chlt from hyperspectral data.

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.

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut 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: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,522
Score d'incertitude au seuil0,492

Scores Codex et Gemma par catégorie

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

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 Opus0,017
Tête enseignante GPT0,210
Écart entre enseignants0,193 · 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