使用机器学习技术预测小麦和大麦作物的土地适用性
2025-05-07 06:54:35
这项研究旨在提高使用机器学习技术预测埃塞俄比亚小麦和大麦作物的土地适用性的准确性和效率。该研究利用了埃塞俄比亚中央统计局(ECO)的土壤,气候和地形数据,并应用了包括随机森林(RF),梯度提升(GB)和K-Neareart Neighbors(KNN)在内的各种机器学习模型。还使用了三种特征选择方法 - 非变量特征选择(UFS),递归特征消除具有交叉验证(RFECV)和顺序特征选择(SFS) - 也已被用来完善输入数据集。###关键发现:1。**模型性能:**-GB使用原始功能集时,GB的表现优于RF和KNN。 - 带有RFECV的RF的性能优于其在原始功能集上的性能,但仍不如GB的原始性能。-SFS的GB具有最高的精度,精度,召回和F1评分,为99.41%,99.37%,99.34%和99.35%,分别在分层十倍的交叉验证下。2。**重要性:** - SF选择的前10个特征包括土壤纹理,平均最低温度,平均最高温度,年降雨量,土壤深度,坡度百分比,土壤电导率,土壤中的钾含量,可用的磷和作物名称。###与以前的研究比较: - **木薯作物适合性预测:**-Komolafe等。使用SVM和决策树(DT)在较小的数据集上实现了87.5%的精度。 - **高粱作物适合性预测:** - 平行RF分类器的精度为96%,但不采用特征选择技术。 - **小麦生产适用性分析:**-Sarmadian等。使用中等和边缘适用性的二进制分类的SVM,可在不应用特征选择的情况下获得RMSE = 3.72和R²= 0.84。 - ** Jowar作物适合性预测:**-Bhimanpallewar等。使用DT获得了98.9%的精度,但为74,737个实例的大数据集收集了实时数据。###贡献和含义:这项研究通过传统上手动处理土地适用性评估过程来显着提高该领域,并可能增加埃塞俄比亚的农作物产量和粮食安全。实现的高精度和精确度可以作为农业专家,土地评估者和农民的强大决策支持系统,以做出有关作物种植的明智决定。###未来工作: - ** IOT集成:** - 通过整合物联网(IoT)技术来扩展研究,以直接从安装在农场中的传感器中收集土壤,气候和地形数据。 - 开发移动应用程序或SMS服务,为农民提供针对其特定农作物需求的及时土地适用性预测。### 结论:与其他模型相比,提出的梯度增强模型在预测小麦和大麦农作物的土地适应性类别时表现出了卓越的性能。这种方法通过提供准确,及时的决策支持,可以提高埃塞俄比亚的农业生产力,粮食安全和农村生计。通过利用机器学习技术和特征选择方法,本研究提供了一个强大的框架,可以扩展并适应其他挑战类似的农作物和地理区域。