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Enregistrement W6941127762 · doi:10.13016/m27kyq-ef0k

Application of Machine Learning for Aboveground Biomass Modeling in Tropical and Temperate Forests from Airborne Hyperspectral Imagery

2025· article· en· W6941127762 sur OpenAlexfundno aff

Notice bibliographique

RevueMaryland Shared Open Access Repository (USMAI Consortium) · 2025
Typearticle
Langueen
DomaineAgricultural and Biological Sciences
ThématiqueMycorrhizal Fungi and Plant Interactions
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesNatural Sciences and Engineering Research Council of CanadaCanadian Space AgencyUniversité de MontréalUniversité de Sherbrooke
Mots-clésHyperspectral imagingTemperate climateTemperate rainforestTemperate forestBiomass (ecology)Mean squared errorRange (aeronautics)Artificial neural network

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Accurate operational methods used to measure, verify, and report changes in biomass at large spatial scales are required to support conservation initiatives. In this study, we demonstrate that machine learning can be used to model aboveground biomass (AGB) in both tropical and temperate forest ecosystems when provided with a sufficiently large training dataset. Using wavelet-transformed airborne hyperspectral imagery, we trained a shallow neural network (SNN) to model AGB. An existing global AGB map developed as part of the European Space Agency’s DUE GlobBiomass project served as the training data for all study sites. At the temperate site, we also trained the model on airborne-LiDAR-derived AGB. In comparison, for all study sites, we also trained a separate deep convolutional neural network (3D-CNN) with the hyperspectral imagery. Our results show that extracting both spatial and spectral features with the 3D-CNN produced the lowest RMSE across all study sites. For example, at the tropical forest site the Tortuguero conservation area, with the 3D-CNN, an RMSE of 21.12 Mg/ha (R² of 0.94) was reached in comparison to the SNN model, which had an RMSE of 43.47 Mg/ha (R² 0.72), accounting for a ~50% reduction in prediction uncertainty. The 3D-CNN models developed for the other tropical and temperate sites produced similar results, with a range in RMSE of 13.5 Mg/ha–31.18 Mg/ha. In the future, as sufficiently large field-based datasets become available (e.g., the national forest inventory), a 3D-CNN approach could help to reduce the uncertainty between hyperspectral reflectance and forest biomass estimates across tropical and temperate bioclimatic domains.

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: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,016
Score d'incertitude au seuil0,031

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,001
Science ouverte0,0010,000
Intégrité de la recherche0,0000,001
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 Opus0,026
Tête enseignante GPT0,284
Écart entre enseignants0,258 · 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

Citations0
Publié2025
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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