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Enregistrement W7162006301 · doi:10.82308/31791

Advances In Multi- and Hyper-Spectral Imagery Analysis for Improved Species Classification, Ecological Integrity Assessment, and Aboveground Biomass Mapping

2025· dissertation· en· W7162006301 sur OpenAlexaboutno aff
Patrick Osei Darko

Notice bibliographique

Revuenon disponible
Typedissertation
Langueen
DomaineEnvironmental Science
ThématiqueRemote Sensing in Agriculture
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésTemperate rainforestBiodiversityBiomass (ecology)Forest ecologyTemperate forestBiosphereEcosystemMetric (unit)Satellite imageryHyperspectral imaging

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

ABSTRACTGlobal forests are declining at large geographical scales and at rates that outpace our ability to monitor them. The use of field methods alone is limited in scope and can be labour-intensive when utilized to capture multi-temporal changes in biodiversity at a landscape scale. However, it is possible to overcome these constraints using remote sensing, because large geographic areas can be assessed consistently and repeatedly. There is, therefore, a need for innovative, operational remote sensing-based approaches for accurate, reliable, and repeatable monitoring of changes in forest ecosystems at large geographic scales to support conservation initiatives. The aim of this dissertation is to develop novel remote sensing approaches to assess forest ecological integrity, species composition, and aboveground biomass at multiple spatial scales. The study employs multi- and hyperspectral (HSI) images collected from temperate and tropical forest ecosystems. The dissertation makes three key contributions, which are elaborated upon in three distinct chapters as follows.The first analytical chapter develops a new metric for ecological integrity from optical satellite imagery, referred to as the phenospectral similarity (PSpecM) metric and demonstrates its implementation in Google Earth Engine to help identify potential terrestrial stand-level forests of high ecological integrity (EI). The PSpecM approach was tested in a temperate deciduous forest in Quebec, Canada, and it was found that, 2,700 km2 (22%) of the study area were commonly delineated as potential areas of high EI. As Canada leads the implementation of the IUCN standard for Key Biodiversity Area (KBA) identification, this metric can be deployed for rapid assessments of forest stands to delineate potential areas of high EI.The second analytical chapter introduces a new approach to mangrove classification based on the concept of spectral complexity, which measures the degree of variation in spectral information within a set of hyperspectral images. The study evaluates two metrics of complexity, namely the mean information gain (MIG), a measure of spatial heterogeneity, and the marginal entropy (ME), a measure of aspatial heterogeneity together with spectral signatures for mangrove classification. It was found that while the highest accuracy separating mangroves from terrestrial forests in the Visible and Near-Infrared was for the reflectance data (Overall Accuracy = 98.8%), the classification accuracy of both MIG and ME outperformed the original spectral reflectance in the shortwave Infrared by 2.7%. The results from this chapter indicate that MIG and ME can extract features from HSI to improve mangrove classification accuracy.The final analytical chapter demonstrates the utility of machine learning and wavelet-based approaches for modelling aboveground biomass (AGB) using airborne HSI from tropical and temperate forest ecosystems. Spectral features were extracted from HSI using a wavelet transform attained an R2 of 0.72 and an RMSE of 45 Mg/ha. In contrast, the extraction of spectral and spatial features simultaneously from HSI using a Deep Convolutional Neural Network (3D CNN) produced the best modeling performance improving upon the wavelet-based AGB predictions by ~ 50%. This finding suggests that 3D-CNN can improve the reliability of forest AGB estimates in tropical and temperate forest ecosystems.Overall, the dissertation advances multi- and hyperspectral data analysis and their application in diverse types of forest ecosystems and presents novel methods to assist in forest ecosystem assessments and conservation efforts

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)0,002
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: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,014
Score d'incertitude au seuil0,028

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0020,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,001
Bibliométrie0,0040,003
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0020,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0030,001

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 Opus0,035
Tête enseignante GPT0,312
Écart entre enseignants0,277 · 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
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