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Enregistrement W4404743200 · doi:10.1016/j.jag.2024.104280

Estimating canopy nitrogen content by coupling PROSAIL-PRO with a nitrogen allocation model

2024· article· en· W4404743200 sur OpenAlexaff
Dong Li, Yapeng Wu, Katja Berger, Qianliang Kuang, Wei Feng, Jing M. Chen, Wenhui Wang, Hengbiao Zheng, Xia Yao, Yan Zhu, Weixing Cao, Tao Cheng

Notice bibliographique

RevueInternational Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation · 2024
Typearticle
Langueen
DomaineEnvironmental Science
ThématiqueAtmospheric and Environmental Gas Dynamics
Établissements canadiensUniversity of Toronto
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésCanopyNitrogenGeographyEnvironmental scienceMathematicsForestryPhysics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

• This study coupled PROSAIL-PRO and a nitrogen allocation model (PROSAIL-NAM). • PROSAIL-NAM was proposed to estimate canopy nitrogen content (CNC). • The performance of PROSAIL-NAM on CNC estimation was evaluated using six datasets. • Satisfactory estimations of CNC were obtained for all datasets (RMSE = 0.54–1.56 g/m 2 ). Nitrogen is one of the most important macronutrients for plant growth and timely estimation of canopy nitrogen content (CNC) is crucial for agricultural applications. Remote sensing has emerged as an important tool to quantify CNC using either empirically or physically based methods. Most empirical methods use chlorophyll related spectral indices and are dependent on the relationship between nitrogen and chlorophyll, which varies with vegetation types and growth stages. In contrast, physically based methods use the full-range reflectance data and retrieve CNC from coupled leaf and canopy radiative transfer models (such as PROSPECT-PRO + 4SAIL, PROSAIL-PRO). However, the subtle absorption features of nitrogen and protein in fresh leaves hinder the accurate estimation of CNC. Therefore, this study proposed an efficient and mechanistic framework to estimate CNC (PROSAIL-NAM) by coupling PROSAIL-PRO with a nitrogen allocation model, which divided the total nitrogen into non-photosynthetic nitrogen (NPN) and photosynthetic nitrogen (PN). At the canopy level, PN and NPN are assumed to be proportional to canopy chlorophyll content (CCC) and canopy dry matter content (CDM), respectively. The PROSAIL-PRO model was first used to estimate CCC and CDM, and then the resulting CCC and CDM were fed to the nitrogen allocation model to estimate CNC. The estimation accuracy of CNC was assessed with six diverse datasets: four from field crop experiments across geographic sites, one from multiple ecosystems, and one from a satellite-ground joint experiment. Our results showed that satisfactory estimations of CNC were obtained when CCC and CDM were estimated using a model inversion method (RMSE = 0.54–1.56 g/m 2 ) and a hybrid retrieval method (RMSE = 0.49–2.25 g/m 2 ). The model inversion method was comparable with the hybrid retrieval method for ground platforms, but performed better for airborne and satellite platforms. In addition, the traditional protein-nitrogen conversion model obtained CNC from the canopy protein content and led to clear overestimations of CNC with RMSE > 1.95 g/m 2 . This study represents a first attempt to develop a robust approach by coupling PROSAIL-PRO with a nitrogen allocation model for accurate estimation of CNC across geographic sites, ecosystems, and platforms. These finding will advance the monitoring of CNC from regional to global scales.

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)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
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: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,007
Score d'incertitude au seuil0,015

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
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 Opus0,014
Tête enseignante GPT0,210
Écart entre enseignants0,196 · 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

Citations8
Publié2024
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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