Crop Classification Using Vegetation Indices and Ensemble Algorithms on UAV Orthomosaic Data

2025

Полный текст Открытый доступ: Green Метаданные (CSL-JSON)
DOI 10.20944/preprints202511.0215.v1
Достоверность данных 70 средняя
Как считается эта оценка

Складывается из проверяемых признаков самой записи: есть ли у статьи DOI, сколько независимых источников подтвердили её данные, заполнены ли обязательные поля и насколько свежо последнее подтверждение. Снижают оценку расхождения между источниками и отсутствие идентификатора. Значение от 80 означает, что запись опубликована без дополнительной проверки; от 60 до 79 — что она опубликована с пониженной достоверностью и ручная проверка желательна. Запись, выверенную редактором вручную, пересчёт не опускает ниже 90. Это оценка наших данных о статье, а не оценка самой статьи.

Аннотация

This paper proposed a two-level hybrid stacking model for the classification of crops—wheat, soybean, and barley—based on multispectral orthomosaics obtained from uncrewed aerial vehicles. The proposed method unites gradient boosting algorithms: LightGBM, XGBoost, CatBoost, and tree ensembles: RandomForest, ExtraTrees, Attention-MLP deep neural network, whose predictions fuse at the meta-level using ExtraTreesClassifier. Spectral channels, along with a wide range of vegetation indices and their statistical characteristics, are used to construct the feature space. Experiments on an open dataset showed that the proposed model achieves high classification accuracy (Accuracy ≈ 95%, macro-F1 ≈ 0.95) and significantly outperforms individual algorithms across all key metrics. An analysis of the seasonal dynamics of vegetation indices confirmed the feasibility of monitoring phenological phases and early detection of stress factors. Furthermore, spatial segmentation of orthomosaics achieved approximately 99% accuracy in constructing crop maps, making the developed approach a promising tool for precision farming. The study's results showed the high potential of hybrid ensembles for scaling to other crops and regions, as well as for integrating them into digital agricultural information systems.