The Use of Spectral Indices to Estimate Soil Surface Moisture using Machine Learning Algorithms

Message:
Article Type:
Research/Original Article (دارای رتبه معتبر)
Abstract:

Detailed information about soil moisture and its spatial and temporal distribution provides opportunity for optimized land resources utilization. Our study aimed to estimate soil surface moisture through readily availabile soil parameters and spectral index obtained from Sentinel-2 sensors using two methods, artificial neural networks (ANN) and support vector regression (SVM). There were 124 soil samples collected from three regions of Iran (Tehran, Garmsar, and Lorestan). After normalizing the data, the significance of the correlation between input variables (spectral indices and basic soil properties) and output variables (surface moisture) was evaluated statistically. In the next step, the mentioned methods were used to perform a modeling process, and the results were evaluated. The results showed that the ANN method outperformed the SVM method. Based on ANN technique, the Root Mean Square Error (RMSE), Akaike Information Criterion (AIC), coefficient of determination (R2) and Relative Improvement (RI) in the training step were 0.033, -538, 0.71, 21.25, and in the testing step they were 0.410, -266, 0.69, and 16.06, respectively. Also, RMSE, AIC, R2, and RI in the SVM method in training step were respectively 0.035, -474, 0.71, and 35.16 and in testing step were respectively 0.046, 252, 0.63, and 20.21. Using the ANN method, soil color index (CI) has been shown to estimate soil moisture more accurately than other spectral indices. Therefore, the ANN method constructs a nonlinear relationship between soil surface moisture and input parameters, which enables soil moisture to be estimated with acceptable accuracy in the study area.

Language:
Persian
Published:
Iranian Journal of Soil and Water Research, Volume:52 Issue: 12, 2022
Pages:
3001 to 3018
https://www.magiran.com/p2433083  
دانلود و مطالعه متن این مقاله با یکی از روشهای زیر امکان پذیر است:
اشتراک شخصی
با ثبت ایمیلتان و پرداخت حق اشتراک سالانه به مبلغ 1,390,000ريال، بلافاصله متن این مقاله را دریافت کنید.اعتبار دانلود 70 مقاله نیز در حساب کاربری شما لحاظ خواهد شد.

پرداخت حق اشتراک به معنای پذیرش "شرایط خدمات" پایگاه مگیران از سوی شماست.

اگر مقاله ای از شما در مگیران نمایه شده، برای استفاده از اعتبار اهدایی سامانه نویسندگان با ایمیل منتشرشده ثبت نام کنید. ثبت نام

اشتراک سازمانی
به کتابخانه دانشگاه یا محل کار خود پیشنهاد کنید تا اشتراک سازمانی این پایگاه را برای دسترسی نامحدود همه کاربران به متن مطالب تهیه نمایند!
توجه!
  • حق عضویت دریافتی صرف حمایت از نشریات عضو و نگهداری، تکمیل و توسعه مگیران می‌شود.
  • پرداخت حق اشتراک و دانلود مقالات اجازه بازنشر آن در سایر رسانه‌های چاپی و دیجیتال را به کاربر نمی‌دهد.
In order to view content subscription is required

Personal subscription
Subscribe magiran.com for 70 € euros via PayPal and download 70 articles during a year.
Organization subscription
Please contact us to subscribe your university or library for unlimited access!