Integrating Remote Sensing and Landscape Characteristics to Estimate Soil Salinity Using Machine Learning Methods: A Case Study from Southern Xinjiang, China
Notice bibliographique
Résumé
Soil salinization, one of the most severe global land degradation problems, leads to the loss of arable land and declines in crop yields. Monitoring the distribution of salinized soil and degree of salinization is critical for management, remediation, and utilization of salinized soil; however, there is a lack of thorough assessment of various data sources including remote sensing and landscape characteristics for estimating soil salinity in arid and semi-arid areas. The overall goal of this study was to develop a framework for estimating soil salinity in diverse landscapes by fusing information from satellite images, landscape characteristics, and appropriate machine learning models. To explore the spatial distribution of soil salinity in southern Xinjiang, China, as a case study, we obtained 151 soil samples in a field campaign, which were analyzed in laboratory for soil electrical conductivity. A total of 35 indices including remote sensing classifiers (11), terrain attributes (3), vegetation spectral indices (8), and salinity spectral indices (13) were calculated or derived and correlated with soil salinity. Nine were used to model and estimate soil salinity using four predictive modelling approaches: partial least squares regression (PLSR), convolutional neural network (CNN), support vector machine (SVM) learning, and random forest (RF). Testing datasets were divided into vegetation-covered and bare soil samples and were used for accuracy assessment. The RF model was the best regression model in this study, with R2 = 0.75, and was most effective in revealing the spatial characteristics of salt distribution. Importance analysis and path modeling of independent variables indicated that environmental factors and soil salinity indices including digital elevation model (DEM), B10, and green atmospherically resistant vegetation index (GARI) showed the strongest contribution in soil salinity estimation. This showed a great promise in the measurement and monitoring of soil salinity in arid and semi-arid areas from the integration of remote sensing, landscape characteristics, and using machine learning model.
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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 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,002 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 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 ».