scholarly journals Validation of Operational WAVEWATCH III Wave Model Against Satellite Altimetry Data Over South West Indian Ocean Off-Coast of Tanzania

2018 ◽  
Vol 10 (4) ◽  
pp. 55 ◽  
Author(s):  
Chuki Sangalugeme ◽  
Philbert Luhunga ◽  
Agness Kijazi ◽  
Hamza Kabelwa
Keyword(s):  
Standard Deviation ◽  
Indian Ocean ◽  
Root Mean Square Error ◽  
Mean Square Error ◽  
Root Mean Square ◽  
Mean Square ◽  
Wavewatch Iii ◽  
Mean Error ◽  
South West ◽  
Wave Heights

The WAVEWATCH III model is a third generation wave model and is commonly used for wave forecasting over different oceans. In this study, the performance of WAVEWATCH III to simulate Ocean wave characteristics (wavelengths, and wave heights (amplitudes)) over the western Indian Ocean in the Coast of East African countries was validated against satellite observation data. Simulated significant wave heights (SWH) and wavelengths over the South West Indian Ocean domain during the month of June 2014 was compared with satellite observation. Statistical measures of model performance that includes bias, Mean Error (ME), Root Mean Square Error (RMSE), Standard Deviation of error (SDE) and Correlation Coefficient (r) are used. It is found that in June 2014, when the WAVEWATCH III model was forced by wind data from the Global Forecasting System (GFS), simulated the wave heights over the Coast of East African countries with biases, Mean Error (ME), Root Mean Square Error (RMSE), Correlation Coefficient (r) and Standard Deviation of error (SDE) in the range of -0.25 to -0.39 m, 0.71 to 3.38 m, 0.84 to 1.84 m, 0.55 to 0.76 and 0.38 to 0.44 respectively. While, when the model was forced by wind data from the European Centre for Medium Range Weather Foresting (ECMWF) simulated wave height with biases, Mean Error (ME), Root Mean Square Error (RMSE), Correlation Coefficient (r) and Standard Deviation of error (SDE) in the range of -0.034 to 0.008 m, 0.0006 to 0.049 m, 0.026 to 0.22 m, 0.76 to 0.89 and 0.31 to 0.41 respectively. This implies that the WAVEWATCH III model performs better in simulating wave characteristics over the South West of Indian Ocean when forced by the boundary condition from ECMWF than from GFS.

scholarly journals Forecasting hourly emergency department arrival using time series analysis

2020 ◽  
Vol 26 (1) ◽  
pp. 34-43
Author(s):  
Avishek Choudhury ◽  
Estefania Urena
Keyword(s):  
Emergency Department ◽  
Time Series ◽  
Root Mean Square Error ◽  
Mean Square Error ◽  
Root Mean Square ◽  
Moving Average ◽  
Time Series Forecasting ◽  
Mean Square ◽  
Mean Error ◽  
Auto Regressive

Background/aims The stochastic arrival of patients at hospital emergency departments complicates their management. More than 50% of a hospital's emergency department tends to operate beyond its normal capacity and eventually fails to deliver high-quality care. To address this concern, much research has been carried out using yearly, monthly and weekly time-series forecasting. This article discusses the use of hourly time-series forecasting to help improve emergency department management by predicting the arrival of future patients. Methods Emergency department admission data from January 2014 to August 2017 was retrieved from a hospital in Iowa. The auto-regressive integrated moving average (ARIMA), Holt–Winters, TBATS, and neural network methods were implemented and compared as forecasters of hourly patient arrivals. Results The auto-regressive integrated moving average (3,0,0) (2,1,0) was selected as the best fit model, with minimum Akaike information criterion and Schwartz Bayesian criterion. The model was stationary and qualified under the Box–Ljung correlation test and the Jarque–Bera test for normality. The mean error and root mean square error were selected as performance measures. A mean error of 1.001 and a root mean square error of 1.55 were obtained. Conclusions The auto-regressive integrated moving average can be used to provide hourly forecasts for emergency department arrivals and can be implemented as a decision support system to aid staff when scheduling and adjusting emergency department arrivals.

Digital mapping of the organic matter content of chernozem soils on an area endangered by erosion in the Mezőföld region

2013 ◽  
Vol 62 (1) ◽  
pp. 47-60 ◽  
Author(s):  
Gábor Szatmári ◽  
Károly Barta
Keyword(s):  
Organic Matter ◽  
Root Mean Square Error ◽  
Mean Square Error ◽  
Root Mean Square ◽  
Organic Matter Content ◽  
Matter Content ◽  
Mean Square ◽  
Digital Mapping ◽  
Mean Error ◽  
Chernozem Soils

Munkánkban egy mezőföldi, döntően szántóföldi hasznosítású, vízerózióval veszélyeztetett mintaterület talajtakarójának szervesanyag-tartalmára vonatkozóan kívántunk geostatisztikai alapú becslést adni. Az Előszállástól DNy-ra elhelyezkedő kutatási területen löszön képződött mészlepedékes csernozjom, illetve az erózió bizonyítékaként lejtőhordalék és földes kopár talajokat találunk.Munkánkban a legnagyobb kihívást a száz darab szervesanyag-tartalom adat átlagában megjelenő szisztematikus változás jelentette, mely trend (vagy drift) jelenlétére utalt. A trend jelenléte sérti a geostatisztikában ismeretes belső hipotézist, melynek fontos következménye, hogy a számított tapasztalati félvariogram alkalmatlan a szervesanyag-tartalom valoszin.segi fuggvenyenek masodik momentumanak a jellemzesere. E problema kikuszobolesere a regresszio krigelest, mint terbeli becslesi algoritmust hasznaltuk, mely szimultan alkalmazza a fugg. valtozo es a segedadatok kozotti regressziot es a regresszio reziduumain alapulo krigelest.A segedadatokat az altalunk elkeszitett digitalis domborzatmodellb.l es terulet-hasznositasi terkepb.l szarmaztattuk. A fuggetlen valtozok multikollinearitasanak elkerulese vegett f.komponens analizist vegeztunk. A tobbszoros linearis regresszio analizis soran 5%-os szignifikancia szint mellett 6 darab prediktor bizonyult szignifikansnak. A vizsgalat eredmenyekent kapott regresszio R2 erteke 54%-nak adodott, ami azt jelenti, hogy a szervesanyag-tartalom terbeli valtozekonysaganak tobb mint 50%-at le tudtuk irni a modellel. Ezt kovet.en elkeszitettuk a reziduumok tapasztalati felvariogramjat, mely kielegitette a bels. hipotezist. A felvariogramra elmeleti modellt illesztettunk. A regresszios fuggveny es az elmeleti felvariogram modell segitsegevel elvegezhet. volt a regresszio krigeles.A terbeli becsles eredmenyekent kapott humusztartalom terkepet 15 darab fuggetlen meresi adattal ertekeltuk. A kiszamitott ME (Mean Error), RMSE (Root Mean Square Error) es RMNSE (Root Mean Normalized Square Error) parameterek erteke 0,063; 0,224 es 0,978 volt. A kapott eredmenyek alapjan azt a kovetkeztetest vontuk le, hogy a megszerkesztett szervesanyag-tartalom terkep jol kozeliti a mintateruleten varhato humusztartalom terbeli eloszlasat. Tovabbi vizsgalatokat vegeztunk az iranyban, hogy a humuszterkep kategoriai mikent viszonyulnak a terulethasznositasi tipusokhoz. A legalacsonyabb szervesanyag-tartalom kategoria maximalis terulettel a szantofoldeken jelentkezett, melynek oka a szerves anyag mestersegesen felgyorsitott mineralizaciojaval es a szantokat sujto vizerozioval magyarazhato.

Repeatability of force signals in aerial circus straps

2017 ◽  
Vol 232 (3) ◽  
pp. 225-235
Author(s):  
Marion Cossin ◽  
Annie Ross ◽  
Frédérick P Gosselin
Keyword(s):  
Standard Deviation ◽  
Root Mean Square Error ◽  
Mean Square Error ◽  
Root Mean Square ◽  
Intraclass Correlation ◽  
Mean Square ◽  
Movement Variability ◽  
Perfect Agreement ◽  
Error Method ◽  
Good Agreement

The aim of this study is to develop a method for assessing movement variability of circus acrobats. An analysis of the repeatability of force signals is used to quantify variability. Six students from the National Circus School of Montréal performed 5–10 trials of an acrobatic movement called dislock in aerial circus straps while tension force was measured at the hanging point of the aerial apparatus. The repeatability of force signals was calculated with three statistical methods: time-averaged standard deviation, intraclass correlation and root mean square error. These methods were compared with the ratings of a circus coach who ranked each acrobat’s trial with regard to the movement variability. The standard deviation and the intraclass correlation methods are commonly used to quantify the agreement between measurements in biomechanics, while the root mean square error method is regularly employed to quantify the agreement between measurements and a model. All participants performed the movement with little variability (intraclass correlation ⩾ 0.8). The results of the three methods were in good agreement with the coach’s assessment. The root mean square error method, in particular, showed perfect agreement and is therefore considered the best measure of repeatability. In the future, the proposed method could be used by coaches or artists training alone, allowing a new form of feedback.

scholarly journals Mathematical models for predicting final achieved height and its standard deviation rate in children with growth hormone deficiency in the Russian population

2017 ◽  
Vol 63 (5) ◽  
pp. 282-290
Author(s):  
Anna E. Gavrilova ◽  
Elena V. Nagaeva ◽  
Olga Yu. Rebrova ◽  
Tatiana Yu. Shiryaeva
Keyword(s):  
Standard Deviation ◽  
Linear Regression ◽  
Root Mean Square Error ◽  
Mathematical Models ◽  
Mean Square Error ◽  
Root Mean Square ◽  
Gh Deficiency ◽  
Bone Age ◽  
Mean Square ◽  
Explained Variance

Background. Predicting the efficacy of rGH therapy in patients with GH deficiency, based on the final achieved height (FAH) criterion, is an important tool for the clinician. It enables a personalized approach to the treatment of patients with GH deficiency: to recommend careful adherence to the regimen and dosage of the drug, evaluate the efficacy of therapy in different groups of patients, and clearly demonstrate the factors affecting the FAH indicator. Aim — to develop mathematical models for predicting FAH and its standard deviation score (SDS) in patients with GH deficiency in the Russian population. Material and methods. For simulation, we used the data of 121 patients diagnosed with GH deficiency who received rGH since the time of diagnosis to the time of final height and were followed-up at the Institute of Pediatric Endocrinology of the Endocrinology Research Centre in the period between 1978 and 2016. As model predictors, we used 11 indicators: the gender, chronological age at the time of GH deficiency diagnosis, puberty status, disease form, regularity of rGH therapy, height SDS at birth, height SDS at the time of GH deficiency diagnosis, bone age at the time of GH deficiency diagnosis, bone age/chronological index, SDS of a genetically predicted height, and maximum stimulated GH level in a clonidine test. To generate models, we used multiple linear regression, artificial neural networks (ANNs), and the Statistica 13 software. Results. The developed ANNs demonstrated a high accuracy of predicting FAH (the root-mean-square error was 4.4 cm, and the explained variance fraction was 76%) and a lower accuracy of predicting the FAH SDS (the root-mean-square error was 0.601 SDS, and the explained variance fraction was 42%). Linear regression models that were based on quantitative predictors only had a substantially worse quality. Free software implementation was developed for the best produced ANN. Conclusion. An ANN-based software-implemented model for predicting FAH uses indicators available for any clinician as predictors and can be used for individual prediction of FAH. In the future, the use of larger databases for simulation will improve the quality of predicting the efficacy of rGH therapy.

scholarly journals Παράγοντες οργανωσιακής κουλτούρας στα γραφεία προμηθειών των νοσοκομείων του ΕΣΥ της Ελλάδας που επηρεάζουν την αποτελεσματικότητα του συστήματος προμηθειών

2015 ◽  
Author(s):  
Νικόλαος Καπετανέας
Keyword(s):  
Standard Deviation ◽  
Root Mean Square Error ◽  
Mean Square Error ◽  
Root Mean Square ◽  
Goodness Of Fit ◽  
Mean Square ◽  
Goodness Of Fit Test ◽  
Chi Square ◽  
Cronbach Alpha ◽  
Fit Index

Εισαγωγή: Η οργανωσιακή κουλτούρα αποτελεί σημαντικό συστατικό της αποτελεσματικής διαχείρισης δημόσιων οργανισμών. Παρόλα αυτά η συσχέτιση μεταξύ επιθυμητής - από τους εργαζόμενους στα γραφεία προμηθειών και αυτής που προάγεται από τις Διοίκησεις των δημόσιων νοσοκομείων, στην Ελλάδα καθώς και η επίδρασή της στην αποδοτική λειτουργία τους, χρήζει διερεύνησης. Σκοπός: Σκοπός αποτελεί η διερεύνηση της σημαντικότητας των προσωπικών αξιών και των χαρακτηριστικών του οργανισμού σύμφωνα με τις αντιλήψεις των εργαζομένων. Ειδικότερους στόχους αποτελούν η διερεύνηση και ανάλυση των σχέσεων μεταξύ των διαστάσεων και των τύπων της οργανωσιακής κουλτούρας, η διερεύνηση της σχέσης μεταξύ Προσώπου-Οργανισμού στοχεύοντας στη διαμόρφωση ενός νέου τρόπου προσέγγισης της κατανόησης της ανθρώπινης συμπεριφοράς στα δημόσια Νοσοκομεία, η μελέτη της αλληλεπίδρασης του βαθμού συμπλήρωσης ή ταύτισης μεταξύ των προσωπικών αξιών των εργαζομένων και των χαρακτηριστικών της οργανωσιακής κουλτούρας που πρεσβεύουν οι οργανισμοί αυτοί καθώς και η μελέτη της συσχέτισης των διαστάσεων και των τύπων της επιθυμητής και της υπαρκτής οργανωσιακής με την αποδοτικότητα των γραφείων προμηθειών.Μεθοδολογία: Για τη διερεύνηση των προσωπικών αξιών και των χαρακτηριστικών, τη διερεύνηση της επιθυμητής και της υπαρκτής οργανωσιακής κουλτούρας όπως και του βαθμού καταλληλότητας μεταξύ Προσώπου - Οργανισμού χρησιμοποιήθηκε το ποσοτικό εργαλείο «Organizational Culture Profile» των O'Reilly, Chatman και Caldwell. Οι μέσες τιμές (mean), οι τυπικές αποκλίσεις (Standard Deviation=SD), οι διάμεσοι (median) και τα ενδοτεταρτημοριακά εύρη (interquartile range) χρησιμοποιήθηκαν για την περιγραφή των ποσοτικών μεταβλητών. Οι απόλυτες (Ν) και οι σχετικές (%) συχνότητες χρησιμοποιήθηκαν για την περιγραφή των ποιοτικών μεταβλητών. Για τη σύγκριση ποσοτικών μεταβλητών μεταξύ δυο ομάδων χρησιμοποιήθηκε το μη παραμετρικό κριτήριο Mann-Whitney. Για τη σύγκριση ποσοτικών μεταβλητών μεταξύ περισσοτέρων από δυο ομάδων χρησιμοποιήθηκε το μη παραμετρικό κριτήριο Kruskal-Wallis. Για τον έλεγχο του σφάλματος τύπου Ι -λόγω των πολλαπλών συγκρίσεων- χρησιμοποιήθηκε η διόρθωση κατά Bonferroni σύμφωνα με την οποία το επίπεδο σημαντικότητας είναι 0,05/κ (κ= αριθμός των συγκρίσεων). Για τον έλεγχο της σχέσης δύο ποσοτικών μεταβλητών χρησιμοποιήθηκε ο συντελεστής συσχέτισης του Spearman (r). Η ανάλυση γραμμικής παλινδρόμησης με τη διαδικασία διαδοχικής ένταξης/αφαίρεσης χρησιμοποιήθηκε για την εύρεση ανεξάρτητων παραγόντων, που σχετίζονται με τις διάφορες βαθμολογίες. Η ανάλυση γραμμικής παλινδρόμησης έγινε με τη χρήση λογαριθμικών μετασχηματισμών λόγω της μη κανονικής κατανομής. Για τη διερεύνηση της δομής των ερωτηματολογίων χρησιμοποιήθηκε Διερευνητική Παραγοντική Ανάλυση ενώ χρησιμοποιήθηκε επιβεβαιωτική παραγοντική ανάλυση με διαδικασία μέγιστης πιθανοφάνειας για την εκτίμηση του μοντέλου, όπως προέκυψε από τη διερευνητική παραγοντική ανάλυση, καθώς και της εκτίμησης των διαφόρων τύπων κουλτούρας. Προσδιορίστηκε η ανεξαρτησία των όρων σφάλματος για όλα τα μοντέλα και επιτράπηκε η συσχέτιση των παραγόντων. Χρησιμοποιήθηκε σημαντικός αριθμός προσεγγίσεων για την εκτίμηση της προσαρμογής των μοντέλων της επιβεβαιωτικής παραγοντικής ανάλυσης, συμπεριλαμβανομένων των δεικτών καλής προσαρμογής CFI (comparative fit index), GFI (goodness of fit index), chi-square goodness of fit test και RMSEA (root mean square error of approximation).Αποτελέσματα: Οι πιο σημαντικές από τις προσωπικές αξίες ήταν το «να είναι κάποιος προσεκτικός» και «η καλή οργάνωση». Τα χαρακτηριστικά, που προάγονται περισσότερο, ήταν ο «προσανατολισμός στους κανόνες», το «να είναι κάποιος προσεκτικός» και η «προσοχή στις λεπτομέρειες». Από τη διερευνητική παραγοντική ανάλυση προέκυψαν οκτώ (8) διαστάσεις επιθυμητής οργανωσιακής κουλτούρας:Οι συντελεστές αξιοπιστίας Cronbach alpha των διαστάσεων της οργανωσιακής κουλτούρας είναι μεγαλύτεροι του 0,7 για όλες τις διαστάσεις εκτός της διάστασης «Υποστήριξη» οι οποία είχε συντελεστή 0,61. Οι συντελεστές αξιοπιστίας Cronbach alpha των τύπων της οργανωσιακής κουλτούρας είναι μεγαλύτεροι του 0,8.Κατά την διερεύνηση των διαστάσεων της υπαρκτής οργανωσιακής κουλτούρας προέκυψαν επτά (7) διαστάσεις.Συμπεράσματα: Όσον αφορά στις προσωπικές αξίες των εργαζομένων και τα χαρακτηριστικά των οργανισμών, που αφορούσαν στην εκτέλεση των καθηκόντων των εργαζομένων στα Γραφεία Προμηθειών, αναγνωρίζονταν ως ίσης σπουδαιότητας από πλευράς εργαζομένων και Οργανισμού, ενώ υπήρχε σημαντική διαφοροποίηση στις υπόλοιπες αξίες με τους εργαζόμενους να αναζητούν μια διοίκηση με προσανατολισμό προς τους ανθρώπους, τη στιγμή που ο Οργανισμός -σύμφωνα πάντα με τις αντιλήψεις των εργαζομένων- κατέτασσε ως τελευταία. Χαρακτηριστικά που δίνουν έμφαση στην αμοιβή και στην αναγνώριση του έργου των εργαζομένων. Επιπλέον, στο σύνολο των αξιών οι βαθμολογίες ήταν σημαντικά υψηλότερες από τις βαθμολογίες των χαρακτηριστικών, με μοναδική εξαίρεση την «πολύωρη εργασία», η οποία έλαβε την ίδια βαθμολογία και ως αξία και ως χαρακτηριστικό.Όσον αφορά στις διαστάσεις της οργανωσιακής κουλτούρας, σύμφωνα με τις αντιλήψεις των εργαζομένων, ως πιο σημαντικές διαστάσεις αναδείχθηκαν «ο σεβασμός στους ανθρώπους» και «η προσοχή στη λεπτομέρεια». Τα συγκεκριμένα ευρήματα δικαιολογούν τις δυσκολίες, που αναδύονται κατά την προσπάθεια εφαρμογής καινοτόμων διαδικασιών στις προμήθειες, όπως είναι οι ηλεκτρονικές προμήθειες. Επιπλέον, η διάσταση «Προσανατολισμός στα αποτελέσματα» δεν αναδείχθηκε ως διάσταση οργανωσιακής κουλτούρας που προάγεται από τις διοικήσεις των Νοσοκομείων, γεγονός που υποδηλώνει ότι δεν στοχεύουν σε κριτήρια δημοσιονομικής πολιτικής ελέγχου δαπανών και γενικότερα ορθολογικής οικονομικής λειτουργίας. Όσον αφορά τους τύπους οργανωσιακής κουλτούρας, ιδιαίτερης σημασίας είναι το γεγονός ότι και στην επιθυμητή και στην υπαρκτή οργανωσιακή κουλτούρα, η κουλτούρα της «ιεραρχίας» είναι αυτή που θεωρείται ως η πλέον σημαντική γεγονός που υποδηλώνει ότι τόσο οι εργαζόμενοι όσο και οι διοικήσεις, των υπό μελέτη Νοσοκομείων επιδιώκουν έναν ιδιαίτερα δομημένο εργασιακό χώρο με αυστηρά τυποποιημένες διαδικασίες κατά την εκτέλεση των εργασιών.Όσον αφορά στη συσχέτιση μεταξύ οργανωσιακής κουλτούρας και αποδοτικότητας των Γραφείων Προμηθειών, παρατηρούνται μικρές συσχετίσεις μεν, οι οποίες όμως παραμένουν σταθερές και στις τρεις κατηγορίες αποδοτικότητας (Τεχνική, Διανεμητική και Κλίμακας) και θεωρούνται ουσιώδους σημασίας για τα συμπεράσματα, που αναδεικνύονται. Οι αρνητικές συσχετίσεις της διάστασης «Προσοχή στη λεπτομέρεια» με όλες τις κατηγορίες αποδοτικότητας αποδεικνύουν ότι το υπάρχον σύστημα Προμηθειών είναι γραφειοκρατικό σε βαθμό που η πιστή εφαρμογή του από τους εργαζόμενους δημιουργεί μείωση της αποδοτικότητας.Σημαντικά είναι και τα ευρήματα για την καταλληλότητα μεταξύ Προσώπου-Οργανισμού, από τα οποία προκύπτει ότι όσο μεγαλύτερη είναι η διαφορά μεταξύ προσωπικών αξιών και χαρακτηριστικών του Οργανισμού τόσο μεγαλύτερο είναι το έλλειμα αποδοτικότητας.

Evaluation of detectability of differential type probe using directional eddy current for fibre waviness in CFRP

2020 ◽  
Vol 378 (2182) ◽  
pp. 20190587
Author(s):  
Hiroyuki Kosukegawa ◽  
Yuta Kiso ◽  
Mitsuo Hashimoto ◽  
Tetsuya Uchimoto ◽  
Toshiyuki Takagi
Keyword(s):  
Standard Deviation ◽  
Root Mean Square Error ◽  
Mean Square Error ◽  
Root Mean Square ◽  
Eddy Current ◽  
Mean Square ◽  
Reinforced Plastic ◽  
Differential Type ◽  
Carbon Fibre Reinforced Plastic ◽  
Non Destructive

This paper describes the detectability of eddy current testing (ECT) using directional eddy current for detection of in-plane fibre waviness in unidirectional carbon fibre reinforced plastic (CFRP) laminate. Three different types of probes, such as circular driving, symmetrical driving and uniform driving probe, were proposed, and the waviness angle was extracted from the contour map of the ECT signal by applying a Canny filter and a Hough transform. By comparing both the waviness angle estimated by ECT and that obtained by an X-ray CT image, the standard deviation (precision) and root mean square error (accuracy) were evaluated to discuss the detectability of these probes. The directional uniform driving probe shows the best detectability and can detect fibre waviness with a waviness angle of more than 2° in unidirectional CFRP. The probe shows a root mean square error of 1.90° and a standard deviation of 4.49° between the actual waviness angle and the angle estimated by ECT. This article is part of the theme issue ‘Advanced electromagnetic non-destructive evaluation and smart monitoring’.

scholarly journals Estimation of Apple Flowering Frost Loss for Fruit Yield Based on Gridded Meteorological and Remote Sensing Data in Luochuan, Shaanxi Province, China

2021 ◽  
Vol 13 (9) ◽  
pp. 1630
Author(s):  
Yaohui Zhu ◽  
Guijun Yang ◽  
Hao Yang ◽  
Fa Zhao ◽  
Shaoyu Han ◽  
...  
Keyword(s):  
Remote Sensing ◽  
Root Mean Square Error ◽  
Mean Square Error ◽  
Root Mean Square ◽  
Minimum Temperature ◽  
Price Regulation ◽  
Flowering Period ◽  
Mean Square ◽  
Prevention Measures ◽  
Agricultural Insurance

With the increase in the frequency of extreme weather events in recent years, apple growing areas in the Loess Plateau frequently encounter frost during flowering. Accurately assessing the frost loss in orchards during the flowering period is of great significance for optimizing disaster prevention measures, market apple price regulation, agricultural insurance, and government subsidy programs. The previous research on orchard frost disasters is mainly focused on early risk warning. Therefore, to effectively quantify orchard frost loss, this paper proposes a frost loss assessment model constructed using meteorological and remote sensing information and applies this model to the regional-scale assessment of orchard fruit loss after frost. As an example, this article examines a frost event that occurred during the apple flowering period in Luochuan County, Northwestern China, on 17 April 2020. A multivariable linear regression (MLR) model was constructed based on the orchard planting years, the number of flowering days, and the chill accumulation before frost, as well as the minimum temperature and daily temperature difference on the day of frost. Then, the model simulation accuracy was verified using the leave-one-out cross-validation (LOOCV) method, and the coefficient of determination (R2), the root mean square error (RMSE), and the normalized root mean square error (NRMSE) were 0.69, 18.76%, and 18.76%, respectively. Additionally, the extended Fourier amplitude sensitivity test (EFAST) method was used for the sensitivity analysis of the model parameters. The results show that the simulated apple orchard fruit number reduction ratio is highly sensitive to the minimum temperature on the day of frost, and the chill accumulation and planting years before the frost, with sensitivity values of ≥0.74, ≥0.25, and ≥0.15, respectively. This research can not only assist governments in optimizing traditional orchard frost prevention measures and market price regulation but can also provide a reference for agricultural insurance companies to formulate plans for compensation after frost.

scholarly journals Low Cost Automatic Reconstruction of Tree Structure by AdQSM with Terrestrial Close-Range Photogrammetry

Forests ◽  
2021 ◽  
Vol 12 (8) ◽  
pp. 1020
Author(s):  
Yanqi Dong ◽  
Guangpeng Fan ◽  
Zhiwu Zhou ◽  
Jincheng Liu ◽  
Yongguo Wang ◽  
...  
Keyword(s):  
Root Mean Square Error ◽  
Mean Square Error ◽  
Root Mean Square ◽  
Low Cost ◽  
Reference Value ◽  
Tree Height ◽  
Point Clouds ◽  
Tree Structure ◽  
Mean Square ◽  
Tree Model

The quantitative structure model (QSM) contains the branch geometry and attributes of the tree. AdQSM is a new, accurate, and detailed tree QSM. In this paper, an automatic modeling method based on AdQSM is developed, and a low-cost technical scheme of tree structure modeling is provided, so that AdQSM can be freely used by more people. First, we used two digital cameras to collect two-dimensional (2D) photos of trees and generated three-dimensional (3D) point clouds of plot and segmented individual tree from the plot point clouds. Then a new QSM-AdQSM was used to construct tree model from point clouds of 44 trees. Finally, to verify the effectiveness of our method, the diameter at breast height (DBH), tree height, and trunk volume were derived from the reconstructed tree model. These parameters extracted from AdQSM were compared with the reference values from forest inventory. For the DBH, the relative bias (rBias), root mean square error (RMSE), and coefficient of variation of root mean square error (rRMSE) were 4.26%, 1.93 cm, and 6.60%. For the tree height, the rBias, RMSE, and rRMSE were—10.86%, 1.67 m, and 12.34%. The determination coefficient (R2) of DBH and tree height estimated by AdQSM and the reference value were 0.94 and 0.86. We used the trunk volume calculated by the allometric equation as a reference value to test the accuracy of AdQSM. The trunk volume was estimated based on AdQSM, and its bias was 0.07066 m3, rBias was 18.73%, RMSE was 0.12369 m3, rRMSE was 32.78%. To better evaluate the accuracy of QSM’s reconstruction of the trunk volume, we compared AdQSM and TreeQSM in the same dataset. The bias of the trunk volume estimated based on TreeQSM was −0.05071 m3, and the rBias was −13.44%, RMSE was 0.13267 m3, rRMSE was 35.16%. At 95% confidence interval level, the concordance correlation coefficient (CCC = 0.77) of the agreement between the estimated tree trunk volume of AdQSM and the reference value was greater than that of TreeQSM (CCC = 0.60). The significance of this research is as follows: (1) The automatic modeling method based on AdQSM is developed, which expands the application scope of AdQSM; (2) provide low-cost photogrammetric point cloud as the input data of AdQSM; (3) explore the potential of AdQSM to reconstruct forest terrestrial photogrammetric point clouds.

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document