An innovative approach for integrating two-dimensional conversion of Vis-NIR spectra with the Swin Transformer model to leverage deep learning for predicting soil properties

VNIR公司 均方误差 阳离子交换容量 土壤科学 化学计量学 光谱学 人工智能 计算机科学 土壤水分 化学 环境科学 机器学习 数学 统计 高光谱成像 物理 量子力学
作者
Xiu Jin,Jun Zhou,Yuan Rao,Xiaodan Zhang,Zhang Wu,Wenjing Ba,Xiaohu Zhou,Tong Zhang
出处
期刊:Geoderma [Elsevier]
卷期号:436: 116555-116555 被引量:10
标识
DOI:10.1016/j.geoderma.2023.116555
摘要

The application of visual-near-infrared and shortwave-infrared (VNIR-SWIR) diffuse reflectance spectroscopy for soil properties analysis is increasingly gaining popularity due to its rapid, cost-effective, and non-destructive nature. In particular, deep learning models have been found to perform exceptionally well for large spectra libraries. This study proposes a novel approach to enhance the deep learning approach that involves converting one-dimensional spectra into two-dimensional (2D) spectral images. We investigated several methods, such as cutting reshape (CR), Gramian angular difference field (GADF), Gramian angle sum field (GASF), and Markov transition field (MTF). We then combine these converted images with the Swin Transformer model to predict a range of soil properties. Furthermore, we compare our proposed method with existing techniques reported in the literature. The results showed that the root mean square error (RMSE) of predicting soil organic carbon content (OC (g·kg−1)), nitrogen content (N (g·kg−1)), cation exchange capacity (CEC (cmol+ ·kg−1)), pH, and sand (%) and clay content (%) using Gram's angular difference field (GADF) and Swin Transformer were 23.25, 1.26, 8.55, 0.54, 15.33, 6.14, and determination coefficients R2 of 0.95, 0.92, 0.79, 0.90, 0.74 and 0.84, respectively. This study introduces a new perspective to enhance deep learning models for soil spectroscopy.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
淡淡尔冬应助canjian1943采纳,获得10
2秒前
聪仔发布了新的文献求助10
2秒前
852应助Sherry99采纳,获得10
2秒前
2秒前
Chen阿飞完成签到,获得积分10
3秒前
和谐的傲儿完成签到 ,获得积分20
4秒前
4秒前
zx完成签到,获得积分10
5秒前
快乐的冰巧完成签到,获得积分10
6秒前
风起完成签到,获得积分10
7秒前
彭于晏应助雨季采纳,获得10
7秒前
在研之上完成签到,获得积分10
8秒前
小白小白完成签到,获得积分10
9秒前
zier完成签到,获得积分10
9秒前
CodeCraft应助Okanryo采纳,获得30
10秒前
11秒前
上官若男应助ttt采纳,获得10
11秒前
12秒前
luodd完成签到 ,获得积分10
12秒前
123发布了新的文献求助10
14秒前
WWXWWX驳回了Orange应助
15秒前
15秒前
嗝嗝发布了新的文献求助10
16秒前
16秒前
17秒前
xx关闭了xx文献求助
19秒前
liujinjin完成签到,获得积分20
20秒前
Skuld应助Dukeliang采纳,获得10
21秒前
21秒前
BEN发布了新的文献求助10
21秒前
晨一发布了新的文献求助10
21秒前
24秒前
二十八化生完成签到 ,获得积分10
25秒前
mercy发布了新的文献求助10
27秒前
27秒前
27秒前
隐形曼青应助韩哈哈采纳,获得10
27秒前
28秒前
彩色不评完成签到,获得积分10
29秒前
高分求助中
Sustainability in Tides Chemistry 2800
The Young builders of New china : the visit of the delegation of the WFDY to the Chinese People's Republic 1000
юрские динозавры восточного забайкалья 800
English Wealden Fossils 700
Foreign Policy of the French Second Empire: A Bibliography 500
Chen Hansheng: China’s Last Romantic Revolutionary 500
XAFS for Everyone 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3145115
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2796489
关于积分的说明 7819996
捐赠科研通 2452771
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1305202
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 627448
版权声明 601449