Using Linear Regression, Random Forests, and Support Vector Machine with Unmanned Aerial Vehicle Multispectral Images to Predict Canopy Nitrogen Weight in Corn
Notice bibliographique
Résumé
The optimization of crop nitrogen fertilization to accurately predict and match the nitrogen (N) supply to the crop N demand is the subject of intense research due to the environmental and economic impact of N fertilization. Excess N could seep into the water supplies around the field and cause unnecessary spending by the farmer. The drawbacks of N deficiency on crops include poor plant growth, ultimately reducing the final yield potential. The objective of this study is to use Unmanned Aerial Vehicle (UAV) multispectral imagery to predict canopy nitrogen weight (g/m2) of corn fields in south-west Ontario, Canada. Simple/multiple linear regression, Random Forests, and support vector regression (SVR) were established to predict the canopy nitrogen weight from individual multispectral bands and associated vegetation indices (VI). Random Forests using the current techniques/methodologies performed the best out of all the models tested on the validation set with an R2 of 0.85 and Root Mean Square Error (RMSE) of 4.52 g/m2. Adding more spectral variables into the model provided a marginal improvement in the accuracy, while extending the overall processing time. Random Forests provided marginally better results than SVR, but the concepts and analysis are much easier to interpret on Random Forests. Both machine learning models provided a much better accuracy than linear regression. The best model was then applied to the UAV images acquired at different dates for producing maps that show the spatial variation of canopy nitrogen weight within each field at that date.
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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 | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 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) | 0,000 | 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 ».