Simultaneous multi-crop land suitability prediction from remote sensing data using semi-supervised learning
Notice bibliographique
Résumé
Land suitability models for Canada are currently based on single-crop inventories and expert opinion. We present a data-driven multi-layer perceptron that simultaneously predicts the land suitability of several crops in Canada, including barley, peas, spring wheat, canola, oats, and soy. Available crop yields from 2013-2020 are downscaled to the farm level by masking the district level crop yield data to focus only on areas where crops are cultivated and leveraging soil-climate-landscape variables obtained from Google Earth Engine for crop yield prediction. This new semi-supervised learning approach can accommodate data from different spatial resolutions and enables training with unlabelled data. The incorporation of a crop indicator function further allows for the training of a multi-crop model that can capture the interdependences and correlations between various crops, thereby leading to more accurate predictions. Through k-fold cross-validation, we show that compared to the single crop models, our multi-crop model could produce up to a 2.82 fold reduction in mean absolute error for any particular crop. We found that barley, oats, and mixed grains were more tolerant to soil-climate-landscape variations and could be grown in many regions of Canada, while non-grain crops were more sensitive to environmental factors. Predicted crop suitability was associated with a region's growing season length, which supports climate change projections that regions of northern Canada will become more suitable for agricultural use. The proposed multi-crop model could facilitate assessment of the suitability of northern lands for crop cultivation and be incorporated into cost-benefit analyses.
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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 | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 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 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 ».