Comparing Solo Versus Ensemble Convolutional Neural Networks for Wetland Classification Using Multi-Spectral Satellite Imagery
Notice bibliographique
Résumé
Wetlands are important ecosystems that are linked to climate change mitigation. As 25% of global wetlands are located in Canada, accurate and up-to-date wetland classification is of high importance, nationally and internationally. The advent of deep learning techniques has revolutionized the current use of machine learning algorithms to classify complex environments, specifically in remote sensing. In this paper, we explore the potential and possible limitations to be overcome regarding the use of ensemble deep learning techniques for complex wetland classification and discusses the potential and limitation of various solo convolutional neural networks (CNNs), including DenseNet, GoogLeNet, ShuffleNet, MobileNet, Xception, Inception-ResNet, ResNet18, and ResNet101 in three different study areas located in Newfoundland and Labrador, Canada (i.e., Avalon, Gros Morne, and Grand Falls). Moreover, to improve the classification accuracies of wetland classes of bog, fen, marsh, swamp, and shallow water, the results of the three best CNNs in each study area is fused using three supervised classifiers of random forest (RF), bagged tree (BTree), Bayesian optimized tree (BOT), and one unsupervised majority voting classifier. The results suggest that the ensemble models, in particular BTree, have a valuable role to play in the classification of wetland classes of bog, fen, marsh, swamp, and shallow water. The ensemble CNNs show an improvement of 9.63–19.04% in terms of mean producer’s accuracy compared to the solo CNNs, to recognize wetland classes in three different study areas. This research indicates a promising potential for integrating ensemble-based learning and deep learning for operational large area land cover, particularly complex wetland type classification.
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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 | 0,002 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 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 ».