Using Remote and Proximal Sensing Data and Vine Vigor Parameters for Non-Destructive and Rapid Prediction of Grape Quality
Notice bibliographique
Résumé
The traditional method for determining wine grape total soluble solid (TSS) is destructive laboratory analysis, which is time consuming and expensive. In this study, we explore the potential of using different predictor variables from various advanced techniques to predict the grape TSS in a non-destructive and rapid way. Calculating Pearson’s correlation coefficient between the vegetation indices (VIs) obtained from UAV multispectral imagery and grape TSS resulted in a strong correlation between OSAVI and grape TSS with a coefficient of 0.64. Additionally, seven machine learning models including ridge regression and lasso regression, k-Nearest neighbor (KNN), support vector regression (SVR), random forest regression (RFR), extreme gradient boosting (XGBoost), and artificial neural network (ANN) are used to build the prediction models. The predictor variables include the unmanned aerial vehicles (UAV) derived VIs, and other ancillary variables including normalized difference vegetation index (NDVI_proximal) and soil electrical conductivity (ECa) measured by proximal sensors, elevation, slope, trunk circumference, and day of the year for each sampling date. When using 23 VIs and other ancillary variables as input variables, the results show that ensemble learning models (RFR, and XGBoost) outperform other regression models when predicting grape TSS, with the average of root mean square error (RMSE) of 1.19 and 1.2 °Brix, and coefficient of determination (R2) of 0.52 and 0.52, respectively, during the 20 times testing process. In addition, this study examines the prediction performance of using optimized soil adjusted vegetation index (OSAVI) or normalized green-blue difference index (NGBDI) as the main input for different machine learning models with other ancillary variables. When using OSAVI-based models, the best prediction model is RFR with an average R2 of 0.51 and RMSE of 1.19 °Brix, respectively. For NGBDI-based model, the RFR model showed the best average result of predicting TSS were a R2 of 0.54 and a RMSE of 1.16 °Brix, respectively. The approach proposed in this study provides an opportunity to grape growers to estimate the whole vineyard grape TSS in a non-destructive way.
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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 | 0,001 |
| 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) | 0,000 | 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 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 ».