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Enregistrement W4400177915 · doi:10.1186/s40068-024-00352-9

Random forest and spatial cross-validation performance in predicting species abundance distributions

2024· article· en· W4400177915 sur OpenAlexfundno aff
Ciza Arsène Mushagalusa, Adandé Belarmain Fandohan, Romain Glèlè Kakaï

Notice bibliographique

RevueENVIRONMENTAL SYSTEMS RESEARCH · 2024
Typearticle
Langueen
DomaineEnvironmental Science
ThématiqueSpecies Distribution and Climate Change
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesDeutscher Akademischer AustauschdienstInternational Development Research CentreStyrelsen för Internationellt Utvecklingssamarbete
Mots-clésStatisticsSpatial analysisRandom forestMathematicsAutocorrelationAlgorithmComputer scienceArtificial intelligence

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract Random forests (RF) have been widely used to predict spatial variables. Several studies have shown that spatial cross-validation (CV) methods consistently cause RF to yield larger prediction errors compared to standard CV methods. This study examined the impact of species characteristics and data features on the performance of the standard RF and spatial CV approaches for predicting species abundance distribution. It compared the standard 5-fold CV, design-based validation, and three different spatial CV methods, such as spatial buffering, environmental blocking, and spatial blocking. Validation samples were randomly selected for design-based validation without replacement. We evaluated their predictive performance (accuracy and discrimination metrics) using artificial species abundance data generated by a linear function of a constant term ( $$\beta _0$$ β 0 ) and a random error term following a zero-mean Gaussian process with a covariance matrix determined by an exponential correlation function. The model was tuned over multiple simulations to consider different mean levels of species abundance, spatial autocorrelation variation, and species detection probability. Here we found that the standard RF had poor predictive performance when spatial autocorrelation was high and the species probability of detection was low. Design-based validation and standard K-fold CV were found to be the most effective strategies for evaluating RF performance compared to spatial CV methods, even in the presence of high spatial autocorrelation and imperfect detection for random samples. For weakly or moderately clustered samples, they yielded good modelling efficiency but overestimated RF’s predictive power, while they overestimated modelling efficiency, predictive power, and accuracy for strongly clustered samples with high spatial autocorrelation. Globally, the checkerboard pattern in the allocation of blocks to folds in blocked spatial CV was found to be the most effective CV approach for clustered samples, whatever the degree of clustering, spatial autocorrelation, or species abundance class. The checkerboard pattern in spatial CV was found to be the best method for random or systematic samples with spatial autocorrelation, but less effective than non-spatial CV approaches. Failing to take data features into account when validating models can lead to unrealistic predictions of species abundance and related parameters and, therefore, incorrect interpretations of patterns and conclusions. Further research should explore the benefits of using blocked spatial K-fold CV with checkerboard assignment of blocks to folds for clustered samples with high spatial autocorrelation.

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)0,026
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,033
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,026
Score d'incertitude au seuil0,136

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0260,033
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0020,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,002
Bibliométrie0,0020,001
Études des sciences et des technologies0,0010,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

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 Opus0,044
Tête enseignante GPT0,315
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'étudeSimulation ou modélisation
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

Citations48
Publié2024
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Résumé présentoui

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