Phenology/Doc/Documents/Papers/5.md

60 lines
3.4 KiB
Markdown
Raw Blame History

This file contains invisible Unicode characters

This file contains invisible Unicode characters that are indistinguishable to humans but may be processed differently by a computer. If you think that this is intentional, you can safely ignore this warning. Use the Escape button to reveal them.

This file contains Unicode characters that might be confused with other characters. If you think that this is intentional, you can safely ignore this warning. Use the Escape button to reveal them.

# 5
Crop: Hazelnut
Date of Lecture: 16 de julio de 2025
Link: https://www.iris.unicampus.it/handle/20.500.12610/78544?utm_source=chatgpt.com
Name: Hazelnut mapping detection system using optical and radar remote sensing: Benchmarking machine learning algorithms
Type: Detection
## 1. Contesto e obiettivo
Il lavoro presenta un **sistema di rilevamento delle colture di noccioli** (*Corylus avellana*) basato su dati multitemporali di telerilevamento ottico (Sentinel2) e radar (Sentinel1). Il suo scopo è quello di **mappare i frutteti di noccioli** per supportare la pianificazione territoriale e l'**agricoltura di precisione cooperativa**, attraverso uno studio comparativo di diversi **algoritmi di Machine Learning** .
## 2. Metodologia
1. **Fonte dei dati**
- **Sentinel1 (SAR Cband, VV e VH)**: 12 compositi mensili mediati dopo filtraggio dello “speckle” e correzione geometrica.
- **Sentinel2 (ottico)**: 12 immagini mensili medie di livello 2A, con 10 bande (RGB, rededge, SWIR), ricampionate a 10m .
1. **Estrazione delle caratteristiche**
- Ogni pixel (10×10 m) genera un vettore di **144 variabili** (24 radar + 120 ottiche).
- Sono stati campionati **62.982 punti** etichettati: 16.561 “nocciolo” e 46.421 “altro” (8 zone eterogenee di Viterbo) .
1. **Progettazione degli esperimenti**
- **Test 1**: Nested 5-Fold Cross-Validation su una zona per ottimizzare gli iperparametri.
- **Test 2**: Addestramento in un'area e convalida nelle altre 7 zone, valutando la generalizzazione.
- **Test 3**: Analisi della robustezza rispetto allo **squilibrio** dell'insieme (25/50/75% “nocciolo”).
1. **Algoritmi confrontati**
- **Basati su istanze**: kNN, albero decisionale
- **Basati su kernel**: SVM
- **Ensemble**: Random Forest (RF), AdaBoost
- **Statistici**: LDA, Logistic Regression (LG), Naive Bayes (NB)
- **Deep Learning**: ANN, 1DCNN .
---
## 3. Risultati chiave
| Esperimento | Miglior modello | Precisione (%) | F1 “nocciolo” (%) |
| --- | --- | --- | --- |
| **Test1** | SVM | 99,8±0,1 | 99,9±0,1 |
| **Test2** | Random Forest | 95,6 | 91,3 |
| **Test3** | RF (tutti i set) | 9495 | 8590 |
- **Test1 (validazione interna)**: SVM ha ottenuto il risultato migliore con un'accuratezza dello **0,998**, F1≈**0,999/0,996** (altro/nocciolo) .
- **Test2 (generalizzazione)**: RF ha ottenuto **95,6%** di accuratezza e F1=**0,913** per “nocciolo” .
- **Test3 (squilibrio)**: anche con solo il 25% di campioni di “nocciolo”, RF ha mantenuto >**91%** di precisione e F1>**0,85**, dimostrando robustezza .
---
## 4. Discussione e conclusioni
- **Elevata capacità di generalizzazione** in zone diverse, grazie alla fusione ottico-radar e alla RF.
- **Vantaggi dell'utilizzo di dati liberi** (Sentinel + GEE): scalabilità e replicabilità in altre regioni.
- **Limiti**:
- La risoluzione spaziale (10 m) genera “salt-and-pepper” ai bordi degli appezzamenti.
- Rilevamento diffuso di frutteti giovani (<4 anni) a causa del predominio del suolo nel segnale .
- La trasferibilità a climi molto diversi richiede un nuovo addestramento e una nuova regolazione.
**Raccomandazioni future**
- Utilizzare **dati a risoluzione più elevata** o pansharpening.
- Esplorare **serie temporali profonde** (LSTM, Transformers) per catturare la fenologia.
- Concentrarsi sulle **variabili più rilevanti** (bande IR e SWIR in estate) per migliorare l'efficienza .