Continental-scale mapping of soil pH with SAR-optical fusion based on long-term earth observation data in google earth engine
Notice bibliographique
Résumé
• The selection of satellite sensor and radar system parameters greatly affected the model output. • The model was improved when more polarizations, orbital directions and frequencies were involved. • Models built using multiband radar datasets achieved a comparable accuracy to models based on optical data. • The model built by fusing SAR-optical data achieved better results than the model without SAR data. • The development of this continental-scale DSM work largely benefits from GEE. The advent of cloud computing platforms (e.g., Google Earth Engine (GEE)) and the massive amounts of optical and radar Earth Observation (EO) data hosted by these platforms present new opportunities for mapping soil pH at large scales. However, existing studies generally lack consensus on the effects of satellite and radar sensor parameters on GEE-based soil pH prediction models. In this study, we assessed the suitability of long-term radar (C-band Sentinel-1 and L-band PALSAR-1/2) and optical (Sentinel-2) EO data on GEE for the digital mapping of soil pH on a continental (Europe) scale and determined the most appropriate radar sensor parameters. Thirteen scenarios with different data configurations were simulated and combined with the 2018 LUCAS soil database and two machine learners (boosted regression trees and extreme gradient boosting) to develop soil prediction models. Results showed that the selection of modeling techniques, satellite sensors and radar system parameters largely affected the model output. Models involving a single polarization mode of PALSAR-1/2 data performed the worst (RPD = 1.24). Models based on Sentinel-1 data performed better than those built using PALSAR-1/2 data. The model performance was improved when a model involved more polarization bands, orbital directions, and band frequencies. The multiband model built using the two radar datasets achieved a comparable accuracy to the model based on optical data. Moreover, the model that fused radar-optical data achieved better results, with RPD values of 1.56 and 1.46 for the models with and without radar data, respectively; its performance was comparable to that of models built with commonly used variables (topography and climate). The analysis of importance indicated that long-term optical and radar EO data on GEE were important in our model. The modelling of soil pH at the continental scale largely benefits from GEE. The predicted maps exhibited strong spatial heterogeneity among different biogeographic regions, with similar spatial patterns under different modelling scenarios.
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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 | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,002 |
| 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 | 0,000 |
| 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 ».