Comment on egusphere-2025-1284
Notice bibliographique
Résumé
Abstract. The large-scale mapping of plant biophysical and biochemical traits is essential for ecological and environmental applications. Given its finer spectral resolution and unprecedented data availability, hyperspectral data has emerged as a promising, non-destructive tool for accurately retrieving these traits. Machine and particularly deep learning models have shown strong potential in retrieving plant traits from hyperspectral data. However, when deploying these methods at large scales, reliably quantifying associated uncertainty remains a critical challenge, especially when models encounter out-of-domain (OOD) data, such as unseen geographic regions, species, biomes, or data acquisition modalities. Traditional uncertainty quantification methods for deep learning models, including deep ensembles (Ens_UN) and Monte Carlo dropout (MCdrop_UN), rely on the variance of predictions but often fail to capture uncertainty in OOD scenarios, leading to overoptimistic and potentially misleading uncertainty estimates. To address this limitation, we propose a distance-based uncertainty estimation method (Dis_UN) that quantifies prediction uncertainty by measuring dissimilarity in the predictor and embedding space between training and test data. Dis_UN leverages residuals as a proxy for uncertainty and employs dissimilarity indices in data manifolds to estimate worst-case errors via 95-quantile regression. We evaluate Dis_UN on a pre-trained deep learning model for prediction of multiple plant traits from hyperspectral images, analyzing its performance across OOD data, such as pixels containing spectral variation from urban surfaces, bare ground, water, clouds or open surface waters. For this study we target six leaf and canopy traits: Leaf mass per area (LMA), Chlorophyll (Chl), Carotenoids (Car), Nitrogen (N) content, Leaf area index (LAI) and Equivalent water thickness (EWT). Results indicate that Dis_UN effectively differentiates between OOD components and provides more reliable uncertainty estimates than traditional methods, which tend to underestimate the range of uncertainty (on average over traits 26.7 % for Ens_UN and 6.5 % for Dropout_UN). However, challenges remain for traits affected by spectral saturation. These findings highlight the advantages of distance-aware uncertainty quantification methods and underscore the necessity of diverse training datasets to minimize sampling biases and enhance model robustness. The proposed framework improves the reliability of uncertainty estimation in vegetation monitoring and offers a promising approach for broader applications.
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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 | 0,002 | 0,015 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,003 | 0,001 |
| Communication savante | 0,004 | 0,003 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,002 |
| Intégrité de la recherche | 0,017 | 0,010 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,348 | 0,226 |
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 ».