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Enregistrement W3193414438 · doi:10.3390/soilsystems5030048

Evaluating the Precision and Accuracy of Proximal Soil vis–NIR Sensors for Estimating Soil Organic Matter and Texture

2021· article· en· W3193414438 sur OpenAlexaff
Nandkishor M. Dhawale, Viacheslav I. Adamchuk, Shiv O. Prasher, Raphael A. Viscarra Rossel

Notice bibliographique

RevueSoil Systems · 2021
Typearticle
Langueen
DomaineEnvironmental Science
ThématiqueSoil Geostatistics and Mapping
Établissements canadiensMcGill University
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésSoil textureLoamEnvironmental scienceSoil scienceSoil waterSoil testSiltSoil organic matterPrecision agricultureRepeatabilityPartial least squares regressionRemote sensingSoil qualityMathematicsStatisticsGeologyGeography

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Measuring soil texture and soil organic matter (SOM) is essential given the way they affect the availability of crop nutrients and water during the growing season. Among the different proximal soil sensing (PSS) technologies, diffuse reflectance spectroscopy (DRS) has been deployed to conduct rapid soil measurements in situ. This technique is indirect and, therefore, requires site- and data-specific calibration. The quality of soil spectra is affected by the level of soil preparation and can be accessed through the repeatability (precision) and predictability (accuracy) of unbiased measurements and their combinations. The aim of this research was twofold: First, to develop a novel method to improve data processing, focusing on the reproducibility of individual soil reflectance spectral elements of the visible and near-infrared (vis–NIR) kind, obtained using a commercial portable soil profiling tool, and their direct link with a selected set of soil attributes. Second, to assess both the precision and accuracy of the vis–NIR hyperspectral soil reflectance measurements and their derivatives, while predicting the percentages of sand, clay and SOM content, in situ as well as in laboratory conditions. Nineteen locations in three agricultural fields were identified to represent an extensive range of soils, varying from sand to clay loam. All measurements were repeated three times and a ratio spread over error (RSE) was used as the main indicator of the ability of each spectral parameter to distinguish among field locations with different soil attributes. Both simple linear regression (SLR) and partial least squares regression (PLSR) models were used to define the predictability of % SOM, % sand, and % clay. The results indicated that when using a SLR, the standard error of prediction (SEP) for sand was about 10–12%, with no significant difference between in situ and ex situ measurements. The percentage of clay, on the other hand, had 3–4% SEP and 1–2% measurement precision (MP), indicating both the reproducibility of the spectra and the ability of a SLR to accurately predict clay. The SEP for SOM was only a quarter lower than the standard deviation of laboratory measurements, indicating that SLR is not an appropriate model for this soil property for the given set of soils. In addition, the MPs of around 2–4% indicated relatively strong spectra reproducibility, which indicated the need for more expanded models. This was apparent since the SEP of PLSR was always 2–3 times smaller than that of SLR. However, the relatively small number of test locations limited the ability to develop widely applicable calibration models. The most important finding in this study is that the majority of vis–NIR spectral measurements were sufficiently reproducible to be considered for distinguishing among diverse soil samples, while certain parts of the spectra indicate the capability to achieve this at α = 0.05. Therefore, the innovative methodology of evaluating both the precision and accuracy of DRS measurements will help future developers evaluate the robustness and applicability of any PSS instrument.

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)0,004
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,004
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,004
Score d'incertitude au seuil0,021

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0040,004
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,000
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 Opus0,025
Tête enseignante GPT0,296
Écart entre enseignants0,271 · 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'étudeExpérimental (laboratoire)
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

Citations30
Publié2021
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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