Evaluation of Two Portable Hyperspectral-Sensor-Based Instruments to Predict Key Soil Properties in Canadian Soils
Notice bibliographique
Résumé
In contrast with classic bench-top hyperspectral (multispectral)-sensor-based instruments (spectrophotometers), the portable ones are rugged, relatively inexpensive, and simple to use; therefore, they are suitable for field implementation to more closely examine various soil properties on the spot. The purpose of this study was to evaluate two portable spectrophotometers to predict key soil properties such as texture and soil organic carbon (SOC) in 282 soil samples collected from proportional fields in four Canadian provinces. Of the two instruments, one was the first of its kind (prototype) and was a mid-infrared (mid-IR) spectrophotometer operating between ~5500 and ~11,000 nm. The other instrument was a readily available dual-type spectrophotometer having a spectral range in both visible (vis) and near-infrared (NIR) regions with wavelengths ranging between ~400 and ~2220 nm. A large number of soil samples (n = 282) were used to represent a wide variety of soil textures, from clay loam to sandy soils, with a considerable range of SOC. These samples were subjected to routine laboratory soil analysis before both spectrophotometers were used to collect diffuse reflectance spectroscopy (DRS) measurements. After data collection, the mid-IR and vis-NIR spectra were randomly divided into calibration (70%) and validation (30%) sets. Partial least squares regression (PLSR) was used with leave one out cross-validation techniques to derive the spectral calibrations to predict SOC, sand, and clay content. The performances of the calibration models were reevaluated on the validation set. It was found that sand content can be predicted more accurately using the portable mid-IR spectrophotometer and clay content is better predicted using the readily available dual-type vis-NIR spectrophotometer. The coefficients of determination (R2) and root mean squared error (RMSE) were determined to be most favorable for clay (0.82 and 78 g kg−1) and sand (0.82 and 103 g kg−1), respectively. The ability to predict SOC content precisely was not particularly good for the dataset of soils used in this study with an R2 and RMSE of 0.54 and 4.1 g kg−1. The tested method demonstrated that both portable mid-IR and vis-NIR spectrophotometers were comparable in predicting soil texture on a large soil dataset collected from agricultural fields in four Canadian provinces.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi 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.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 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) | 0,001 | 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 tête enseignante, 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 ».