Environmental Impact Analysis on Crop Yield using Feature-Aware Deep Learning and Remote Sensing
Notice bibliographique
Résumé
Traditional crop yield models have relied heavily on empirical and statistical approaches, such as linear regression and process-based models (e.g., DSSAT, APSIM). Although effective, these methods often struggle to capture the non-linear, near-close and dynamic relationships between environmental variables and crop growth. Additionally, its reliance on manual data collection limits scalability and real-time decision making in precision agriculture. Recent advances in remote sensing (e.g., SMAP, TRMM, MODIS, and Landsat) and machine learning provide new opportunities to overcome these limitations by enabling high-resolution, large-scale monitoring of agricultural variables. This study proposes a hybrid deep learning framework that combines Convolutional Neural Networks (CNNs) and Long Short-Term Memory (LSTM) networks to model spatiotemporal crop performance dynamics. A Feature-Aware Remote Sensing (FARS) module was introduced to preprocess multisource satellite data, extracting key vegetation indices (NDVI, EVI), canopy features, and temporal phenological patterns. The CNN component processes the spatial features of the remote sensing image, whereas the LSTM network gains temporary dependence in the development of crops and environmental conditions. To increase interpretation, Explainable AI (XAI) technology (SHAP, Grad-CAM) was integrated, providing insight into the important variables affecting predictions. The experimental results demonstrate better performance than traditional methods, with an $\mathbf{R}^{\mathbf{2}}$ score of 0.93 and a reduction in the prediction error by 18%. The model effectively identifies major producers, such as soil moisture and NDVI, while the satellite exposes stress-affected areas in the imagery. This research contributes to accurate agriculture by detecting a scalable, data-driven approach, yield forecast, and stress for real-time crop monitoring, which facilitates informed decisions for permanent farming practices.
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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 | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 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 ».