I A E S  I n t e r n at io n al  Jou r n al  of  A r t if ic ia I n t e ll ig e n c e  ( I J - AI )   V ol .   15 , N o.   1 F e br ua r y   2026 , pp.  615 ~ 62 7   I S S N 2252 - 8938 ,   D O I 10.11591/ ij a i. v 15 .i 1 .pp 615 - 62 7        615     Jou r n al  h om e page ht tp : // ij ai . ia e s c or e .c om   E xp l ai n ab l e  r i c e  yi e l d  f r om   S e n t i n e l - 1 an d   S e n t i n e l - 2 sat e l l i t e   d at a f or  f ood  se c u r i t y       D h im as  T r ib u an a 1 U s m an  S at t ar 2 B ah ar u d d in  M id e 3 D ay an t i 4   1 D e pa r t m e nt  of  I nf or m a t i c s  M a na ge m e nt , A ka de m i  S e kr e t a r i  M a na j e m e n   I ndo ne s i a  P ubl i k , M a ka s s a r , I ndone s i a   2 D i gi t a l  B us i ne s s  S t udy P r ogr a m ,   P ol i t e kni k B om ba na , B om ba na , I ndone s i a   3   F a c ul t y of   C om put e r  S c i e nc e , U ni ve r s i t a s  I c hs a n S i de nr e ng R a ppa ng, S i dr a p, I ndone s i a   4 D e pa r t m e nt  of   I nf or m a t i on   T e c hnol ogy, F a c ul t y of  E ng i ne e r i ng, U ni ve r s i t a s  P a t r i a  A r t ha , M a ka s s a r , I ndone s i a       A r t ic le  I n f o     A B S T R A C T   A r ti c le  h is to r y :   R e c e iv e O c t   1 2025   R e vi s e D e c   29 2025   A c c e pt e J a n   22 2026       Reliable,   explaina ble  crop - yield  estimates  are  essential  for  food - security  planning  in  data - sparse  regions.   We  present   transparent   pipeli ne  for  district - level ( regency ) rice yield  prediction  in  Indonesia th at fu ses  Se n tinel - 1   synthetic  aperture  radar  (SAR),   Sentine l - normalized  diffe rence  veg etation  index  (NDVI),  and  weather/reanalysi features.  The  system  stand ardizes  inputs  per  province,  fixes  16 - day  temporal  key,  and  uses  small,  au ditable  ensemble  of  tree  models  ( gradient  boosting + light  gradient - b oosting  m achine  ( LightGBM ) ).  Trained  on  2023  data   and  evaluated   on  a   2024  te mporal  hold - out,  joint  West  Java     South   Sulawesi  model  achieves   root   mean  square  error  ( RMSE ) 0.80  t/ha,  mean  absolute  error   ( MAE ) 0.48  t/h a,  and  R - squared   ( ) 0.33  at  regency   scale.  Feature  importances   and  S hapley  additiv explanati ons   ( SHAP )   confirm  that  phenolog (NDVI  peak,  integral green - up/senescence),  SAR  backscatter  ( vertical  transmit - v ertical  receive / vertical  transmit - horizontal  receive   ( VV/VH ) ),   and  wind/pr essure  are  consistent  drivers  under   monsoon  conditions.  The   workflow  su pports  routine,  one - click  provincial  updates  and   produces  parity  maps   an error  bars  for  actionable  diagnostics.  These  results  demonstrate  that  com bining  Sentine l - 1,  Sentine l - 2,  and  basic  meteorology  delivers  ac curate,  interpreta ble,  and  operationa yield  signals  suited  to  Indonesia’ s   food - security  needs,  while  providing  cle ar  recipe  for  scaling   to  add itional  provinces.   K e y w o r d s :   E R A 5 - la nd   E xpl a in a bl e  m a c hi ne  l e a r ni ng   F ood s e c ur it y   R ic e  yi e ld  pr e di c ti on   S e nt in e l   This is an  open  acce ss artic le unde r the  CC BY - SA   license.     C or r e s pon di n g A u th or :   D hi m a s  T r ib ua na   D e pa r tm e nt  of   I nf or m a ti c s  M a na ge m e nt A ka de m S e kr e ta r M a na je m e n I ndone s ia  P ubl ik   M a c c in T e nga h N o.50 - 54, M a k a s s a r S out h S ul a w e s i,  I ndone s i a ,   90144   E m a il d.t r ib ua na @ gm a il .c om       1.   I N T R O D U C T I O N   A c hi e vi ng  r e li a bl e ti m e ly   e s ti m a te s   of   r ic e   yi e ld   is   c e nt r a to   f ood - s e c ur it pl a nni ng  a c r os s   A s ia ,   w he r e   r ic e   unde r pi ns   c a lo r ic   in ta ke   a nd  r u r a li ve li hoods R e c e nt   a s s e s s m e nt s   w a r th a hundr e ds   of   m il li ons   r e m a in   f ood - in s e c ur e in te ns if yi ng  th e   ne e f or   s c a la bl e da t a - dr iv e m oni to r in s ys te m s   th a c a in f or m   e a r ly   a c ti on  a nd  pol ic t a r ge ti ng.  S a te ll it e s   in   th e   C ope r ni c us   pr ogr a m   e s pe c ia ll y   S e nt in e l - ( C - ba nd  s ynt he ti c   a pe r tu r e   r a da r   ( S A R ) )   a nd  S e nt in e l - ( 10 - 20  m   m ul ti s pe c tr a of f e r s   r out in e   ope da ta   w it h   th e   s pa ti a a nd  te m por a c ove r a g e   ne e de to   tr a c k   c r op  dyna m ic s   a c r os s   di ve r s e   la nds c a pe s   a nd  s e a s on s T h e ir   c om pl e m e nt a r s e ns in ( m ic r ow a ve   b a c ks c a tt e r   ve r s us   opt ic a r e f le c ta nc e / nor m a li z e di f f e r e nc e   ve ge ta ti on   in de ( NDVI ) )   is   pa r ti c ul a r ly   va lu a bl e   f or   r ic e w hi c e xhi b it s   di s ti nc ti ve   f lo odi ng tr a ns pl a nt in g c a nopy   de ve lo pm e nt  s ta ge s  a nd of te n c oi nc id e s  w it h c lo udy mons oon p e r io ds   [ 1] [ 3] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                   I S S N :   2252 - 8938   I nt  J  A r ti f   I nt e ll , V ol 15 , N o.  1 F e br ua r y   20 26 615 - 627   616   A   pe r s is te nt   c ha ll e nge   is   th a m a ny  ope r a ti ona yi e ld   s ys te m s   de pe nd  on  a   s in gl e   s e ns or   or     r e gi on - s pe c if ic   m ode ls li m it in ge ne r a li z a ti on  unde r   c lo ud  c ove r m a na ge m e nt   he te r oge ne it y,  a nd  dom a in   s hi f be twe e pr ovi nc e s O pt ic a in di c e s   ( e .g.,  N D V I )   c or r e la te   w it bi om a s s   a nd  phe nol ogy   but   a r e   f r e que nt ly   m is s in dur in pe a m ons oon;   S A R   pe ne tr a te s   c lo uds   a nd  is   s e ns it iv e   to   in unda ti on  a nd  c a nopy  s tr uc tu r e ye ba c ks c a tt e r yi e ld   r e la ti ons hi ps   va r w it in c id e nc e   a ngl e c ul ti va r a nd  a gr onomy.  C ons e que nt ly pur e ly   opt i c a or   pur e ly   S A R   pi pe li ne s   c a d e gr a de   out s id e   th e ir   c a li br a ti on  dom a in a nd   c r os s - r e gi o na tr a n s f e r   r e m a in s   di f f ic u lt   w it h out   c a r e f ul   ha r m o ni z a ti on  a n e x pl ic it   unc e r ta in ty   e xpl a n a ti on s   f or  s ta ke hol de r s   [ 4] [ 9] .   T a ddr e s s   th e s e   ga ps r e c e nt   w or ha s   a dva nc e d :   i)   f us io o f   S e nt in e l - a nd   S e nt in e l - f or   pa ddy   m a ppi ng  a nd  phe nol ogy,  ii )   s c a la bl e   pr oc e s s in on  c lo ud  pl a tf or m s a nd  ii i)   e xpl a in a bl e   m a c hi ne   le a r ni ng   ( M L )   th a c la r if ie s   f e a tu r e yi e ld   li nka ge s . T im e - s e r ie s   S A R   ha s   pr ove e f f e c ti ve   f or   de te c ti ng  r ic e   s ta g e s  a nd  m a ppi ng  f ie ld s   a 10  m c om bi ni ng  S A R   w it opt ic a f e a tu r e s   i m pr ove s   c la s s if ic a ti on  a nd  r obus tn e s s   r e la ti ve   to  e it he r  m oda li ty  a lo ne . C onc ur r e nt ly G oogl e   E a r th   E ngi ne   ( G E E ) s ty le  c lo ud w or k f lo w s  e na bl e  na ti ona to   c ont in e nt a m a ppi ng  w it r out in e   upda te s w hi le   M L   a ppr oa c he s   r a ngi ng  f r om   tr e e   e ns e m bl e s   to   de e p   s pa ti ot e m por a m ode ls   now   dom in a te   c r op - yi e ld   m ode li ng.  E m e r gi ng  e xpl a in a bl e   a r ti f ic ia in te ll ig e nc e   ( X A I )   to ol s   ( e .g.,  S ha pl e a ddi ti ve   e xpl a na ti on s   ( S H A P ) )   he lp   in te r pr e f e a tu r e   c ont r ib ut io ns im pr ovi ng   tr a ns pa r e nc y a nd t r us f or  a gr ic ul tu r a de c is io n - m a ke r s   [ 4] , [ 6] [ 7] , [ 10] [ 16] .   I th is   pa pe r w e   de ve lo a e xpl a in a bl e c r os s - r e gi ona r ic e   yi e ld   m ode th a f us e s   S e nt in e l - S A R   ti m e   s e r ie s ,   S e nt in e l - N D V I   phe nol ogy,   a nd  w e a th e r   r e a n a ly s e s O ur   a ppr oa c e m ph a s iz e s :   i )   s e ns or   f us io n   to   m it ig a te   c lo ud - r e la te m is s in gne s s   a nd  le ve r a g e   c om pl e m e nt a r s e ns it iv it y;   ii )   pr ovi nc e - a w a r e   s ta nda r di z a ti on  a nd  c om pa c e ngi ne e r e f e a tu r e s   ( e .g.,  s e a s on  l e ngt h   a nd   pr e c ip it a ti on  tr a ns f or m s )   to   s uppor t   out - of - pr ov in c e   ge ne r a li z a ti on;   a nd  iii )   pos t - hoc   e xpl a in a bi li ty   ( gl oba f e a tu r e   im por ta nc e   a nd  S H A P )   to   qua nt if w hi c va r ia bl e s   dr iv e   pr e di c ti ons   a c r os s   r e gi on s   a n s e a s ons W e   de m on s tr a te   a nd  v a li da te   th e   f r a m e w or us in m ul ti - ye a r   da ta   f or   W e s J a va   a nd  S out S ul a w e s two  m a jo r   r ic e   r e gi ons   th e a s s e s s   dom a in  s hi f a nd c r os s - r e gi ona tr a ns f e r   [ 4] [ 6] [ 10 ] [ 13] [ 16 ] [ 20] .   O ur   c ont r ib ut io ns   a r e   th r e e f ol d.  F ir s t,   w e   pr e s e nt   a   pr a c ti c a l   f us io pi pe li ne   th a jo in tl e xpl oi ts   S e nt in e l - a nd  S e nt in e l - f or   yi e ld   m ode li ng   w it r e s il ie nt   te m por a f e a tu r e s de s ig ne f or   op e r a ti ona us e   in   c lo udy  m ons oon  e nvi r onm e nt s S e c ond,  w e   qua nt if c r os s - r e gi ona r obus tn e s s   vi a   tr a in /v a li da ti on  s pl it s   a c r os s   pr ovi nc e s   a nd  r e por pa r it pl ot s   a nd   pe r - di s tr ic e r r or   d ia gnos ti c s   to   hi ghl ig ht   w he r e   a nd  w hy  m ode ls   s uc c e e d   or   f a il T hi r d,  w e   pr ovi de   tr a ns p a r e nt   e xpl a na ti ons   of   m ode be ha vi or   c r uc ia f or   f ood - s e c ur it y   s ta ke hol de r s   by  r e le a s in f e a tu r e   im por ta nc e   ta bl e s   a nd  S H A P   vi s ua li z a ti ons   th a a tt r ib ut e   yi e ld   s ig na ls   to   N D V I   phe nol ogy,  S A R   ba c ks c a tt e r a nd  w e a th e r   va r ia bi li ty T oge th e r th e s e   e le m e nt s   m ove   to w a r s c a la bl e e xpl a in a bl e  s a te ll it e - ba s e d r ic e  yi e ld  e s ti m a ti on t o s uppor f ood - s e c ur it y m oni to r in g.   R e c e nt   w or s how s   th a s a te ll it e   ti m e - s e r ie s   c om bi ne w it w e a th e r   r e a na ly s e s   c a e xpl a in   a   la r ge   f r a c ti on of  r ic e  yi e ld  va r ia bi li ty S e nt in e l - 2 ve ge ta ti on me tr ic s  ( e .g., ND V I  a nd i ts  phe nol ogy f e a tu r e s )  r e m a in   a   s tr ong  ba s e li ne   f or   c r op  gr ow th   m oni to r in g,  w hi le   S e nt in e l - C - ba nd  s a r   a dds   c lo ud - pr oof   s e ns it iv it to   c a nopy  s tr uc tu r e   a nd  s ur f a c e   m oi s tu r e   c r it ic a in   hum id   tr opi c s O th e   m e th odol ogi c a s id e ML   r e gr e s s or s   ( gr a di e nt   boos ti ng,  r a ndom  f or e s ts   ( R F s ) s uppor ve c to r   r e gr e s s io ( S V R ) )   a nd  tr e e - ba s e S H A P   in te r pr e ta bi li ty   now   dom in a te   ope r a ti ona s tu di e s of te im pl e m e nt e on  G E E   a nd  f if th   ge ne r a ti on  E u r ope a r e a na ly s is   la nd   ( E R A 5 - L a nd )   w e a th e r   f or c in gs   f or   s c a la bl e   pi pe li ne s   [ 21] [ 25] T oge th e r th e s e   in gr e di e nt s   ha ve   m a tu r e in to   pr a c ti c a l,   pr ovi nc e - s c a le   s y s te m s   th a m ove   be yond  s ta ti c   m a ppi ng  to   e xpl a in a bl e     yi e ld  e s ti m a ti on.   Z oom in in to   S out he a s A s ia m ul ti - s e ns or   r ic e   m a ppi ng  a nd  s ta ge   de te c ti on  us in S e nt in e l - ti m e   s e r ie s   h a ve   a c hi e ve d   r e li a bl e   phe nol ogi c a c la s s if ic a ti on  a c r os s   m ons oon   r e gi m e s ,   w it r e c e nt   s tu di e s   hi ghl ig ht in r obus de te c ti on  of   tr a ns pl a nt in g,  ve ge ta ti ve ,   a nd   he a di ng  s ta ge s   f r om   ba c ks c a tt e r   tr a je c to r ie s ;   f us in th e s e   w it S e nt in e l - N D V I   ty pi c a ll im pr ove s   s pa ti a de ta il   w he r e   c lo uds   a ll ow   [ 26] ,   [ 27] .   f o r   yi e ld   m ode li ng,  gr a di e nt - boos ti ng  e ns e m bl e s   tr a in e d   on  phe nol ogy - a w a r e   in di c e s   ( pe a N D V I in te gr a l/ a r e a   und e r   th e   c ur ve a nd  s e a s on  le ngt h)   pl us   hydr om e te or ol ogi c a c ova r ia te s   ( pr e c ip it a ti on  to ta ls te m pe r a tu r e   m e a ns ,   a nd  w in d/ hum id it y)   c ons is te nt ly   out pe r f or m   li ne a r   ba s e li ne s w hi le   S H A P   a na ly s e s   c la r if w hi c s ig na ls   dom in a te   a c r os s   s e a s on s   a nd  lo c a le s   [ 23] [ 28] [ 29] .   W it h in   I ndone s ia S e nt in e l - ba s e r ic e   m oni to r in ha s   a c c e le r a te in   th e   la s f iv e   ye a r s s tu di e s   us in S e nt in e l - phe nol ogy  ha ve   tr a c ke pa ddy   gr ow th   a nd  pr oduc ti vi ty   pr oxi e s   in   J a va w hi le   S e nt in e l - ti m e - s e r ie s   c la s s if ic a ti ons   ha ve   be e de m ons tr a te in   S um a tr a   a nd  a c r os s   th e   a r c hi pe la go’ s   m on s oon  dom a in s   [ 26] [ 30] [ 32] G E E   im pl e m e nt a ti ons   ta il or e to   I ndone s ia c a le nda r s   ( M T 1/ M T 2/ M T 3)   a nd  r e a na ly s is - ba s e m oi s tu r e /wi nd  r e gi m e s   s how   th a jo in tl y   m ode li ng   gr e e nne s s   dyna m ic s   ( N D V I   pe a k   a nd   in te gr a l)   a nd  S A R   ba c ks c a tt e r   im pr ove s   s ta g e   di s c r im in a ti on  a nd  dow ns tr e a m   yi e ld   r e gr e s s io n,  e s pe c ia ll dur in c lo ud - obs c ur e d   pe r io ds   [ 22] [ 24] [ 26] [ 31 ] T he s e   pi pe li ne s   e m pha s iz e  r e pr oduc ib il it y a nd s c a la bi li ty  ne e de d by pr ovi nc ia a ge nc ie s .     T w r e gi ona c ont e xt s   il lu s tr a te   bot h   pr om is e   a nd   ga ps I n   W e s J a va   ( J a w a   B a r a t;   J A B A R ) ,   in te ns iv e   double - c r oppi ng  a nd   ir r ig a ti on  m a na ge m e nt   pr odu c e   s tr ong  N D V I   a m pl it ude s   a nd  s ta bl e   S A R   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J  A r ti f   I nt e ll     I S S N :   2252 - 8938       E x pl ai nabl e  r ic e  y ie ld  f r om  Se nt in e l - 1 and Se nt in e l - 2 s at e ll it e  d at a f or  f ood s e c ur it y   ( D hi m a s  T r ib uana )   617   r e s pons e s ML   m ode ls   tr a in e w it phe nol ogy - a w a r e   f e a tu r e s   a c hi e v e   s ol id   va li da ti on  a nd  in te r pr e ta bl e   dr iv e r s   ( e .g.,  N D V I   pe a k   a nd  in te gr a l,   pr e c ip it a ti on  lo g - s um s ) ,   a li gni ng  w it pr io r   J a va - ba s e f in di ngs   [ 23] [ 30] [ 31] I S out S u la w e s ( S ul a w e s S e la ta n;   S U L S E L )   w it m ix e r a in f e d/ ir r ig a te s ys te m s   a nd  di s ti nc t   w in d/ hum id it r e gi m e s   S e nt in e l - ba c ks c a tt e r   a nd  E R A 5 - L a nd  w in d/ hum id it e m e r ge   a s   c om pl e m e nt a r pr e di c to r s   w he r e   pe r s i s te nt   c lo udi ng  r e duc e s   opt ic a de n s it y,  c ons is te nt   w it r e gi ona S A R - le r e s ul ts   in   I ndone s ia s   m ons oon  e a s [ 26] [ 32] H ow e ve r c r os s - pr ovi nc e   tr a ns f e r   of te de gr a de s   w it hout     di s tr ib ut io a li gnm e nt   a nd  pr ovi nc e   in di c a to r s m ot iv a ti ng  th e   c r os s - r e gi ona l,   e xpl a in a bl e   a ppr oa c a dopt e d   he r e   [ 28] , [ 29] .       2.   M E T H O D   T m a ke   th e   s tu dy  f ul ly   r e pr oduc ib le our   w or k f lo w   f ol lo w s   ni ne   s e que nt ia s ta ge s   f r om   r a w   da ta   to   pr ovi nc e - le ve r e por ti ng s um m a r iz e d i F ig ur e  1 T he s e  s ta ge s   in c lu de i )  da ta  a c qui s it io n i G E E   ( S e nt in e l - N D V I S e nt in e l - ve r ti c a tr a ns m it - ve r ti c a r e c e iv e /v e r ti c a t r a ns m it - hor iz ont a r e c e iv e   ( V V /VH ) s ta ti on  w e a th e r a nd  E R A 5 - L a nd) ii )   pe r - s our c e   c le a ni ng  ( I D /d a te   nor m a li z a ti on   a nd   num e r ic   de c ont a m in a ti on)   iii )   te m por a ha r m oni z a ti on  to   a   c om m on  16 - da ke ( bi n16) ;   iv )   a nnua a ggr e ga ti on  w it li ght   m e di a n - pe r - r e gi on  im put a ti on v )   f e a tu r e   e ngi ne e r in ( N D V I   in te gr a l/ pe a k/ phe nol ogy,  r a in f a ll   lo tr a ns f or m a nd  w in d   e m be ddi ngs ) vi )   pr ovi nc e - w is e   s ta nda r di z a ti on  us in tr a in in g - onl s ta ti s ti c s   a nd  a   pr ovi nc e   in di c a to r ;     vi i )   m ode tr a in in g/ s e le c ti on  R id ge S V R R F gr a di e nt   boos ti ng  r e gr e s s io n   ( G B R ) li ght   gr a di e nt - boos ti ng   m a c hi ne / e xt r e m e  gr a di e nt  boos ti ng  ( L ig ht G B M /XG B oos t )   w it h  a  2024 te m por a hol d - out vi ii )  e xpl a in a bi li ty   ( f e a tu r e   im por ta nc e s   a nd   S H A P   w he r e   a va il a bl e )   a nd   va li da ti on;   a nd  i x )   2024   in f e r e nc e   w it r e ge nc y - le ve pa r it y/ r oot  m e a n s qua r e d e r r or   ( R M S E )   r e po r ti ng a nd ma p vi s ua li z a ti on.           F ig ur e  1. E nd - to - e nd w or kf lo w       W e  a dopt  a  c hr onol ogi c a de s ig n s pa nni ng t w o a gr o - e c ol ogi c a ll y di s ti nc I ndone s ia n pr ovi nc e s  W e s J a va   a nd  S out S ul a w e s to   te s c r os s - r e gi ona ge ne r a li z a ti on  w hi le   pr e s e r vi ng  in te r pr e ta bi li ty .   T he   ove r a ll   w or kf lo w   a s   il lu s tr a te in   F ig ur e   1   be gi ns   w it G E E   r e tr ie va l   of   S e nt in e l - s ur f a c e   r e f le c ta n c e   ( f or   N D V I )   a nd  S e nt in e l - 1 C - ba nd S A R  ( V V /VH ) , pl us  w e a th e r  a nd  E R A 5 - L a nd r e a na ly s is , f ol lo w e d by  r obus te m por a l   bi nni ng  a a   16 - da y   c a d e nc e c r os s - s our c e   ha r m oni z a ti on  on   a   s ha r e te m por a k e y,  ye a r ly   a ggr e ga ti on  w it h   li ght   im put a ti on,  f e a tu r e   e ngi ne e r in ( in c lu di ng   phe nol ogy  m a r ke r s ) pr ovi nc e - a w a r e   s t a nda r di z a ti on,  m ode l   tr a in in a nd  s e le c ti on  ( R id g e S V R RF gr a di e nt   boos ti ng a nd   L ig ht G B M /XG B oos t) a nd  e xpl a in a bi li ty   vi a   f e a tu r e   im por ta nc e s   a nd  S H A P T or ie nt   th e   r e a d e r F ig ur e   m a ps   th e   s tu dy  a r e a s   a nd  a dm in i s tr a ti v e   uni ts   us e d   f or   r e gi o na l   a g gr e g a ti on:   F ig ur e  2( a )  s ho w s   W e s J a v a  a nd   F ig ur e   2( b)   s how s   S out h   S ul a w e s i.   T a bl e s   1 - s um m a r iz e  t he  r e c or d c ount s  a nd f e a tu r e  r a nge s  ( 2020 2024) .   A ll   s a te ll it e   in put s   a r e   ope a nd  r e pr oduc ib le S e nt in e l - ( 10   m m ul ti s pe c tr a in s tr um e nt   ( M S I ) s c e ne s   a r e   a c c e s s e d   in   G E E   w it s ta nda r c lo ud/ qua li ty - a s s ur e ( QA )   f il te r in to   de r iv e   N D V I   pe r   obs e r va ti on;   S e nt in e l - in te r f e r om e tr ic   w id e   s w a th   ( IW )   g r ound  r a nge   de te c te ( G R D )   ba c ks c a tt e r   is     te r r a in - c or r e c te a nd  c onve r te to   dB   f or   V V   a nd  V H   c ha nne ls W e a th e r   ( ta vg,  tm in tm a x,  pr e c ip it a ti on ,   w in d,  pr e s s ur e hum id it y,  a nd  s un s hi ne )   is   c om pi le f r om   a va il a bl e   s ta ti on - li ke   s our c e s ,   w hi le   E R A 5 - L a nd  D a t a   A c q u i si t i o n G E E :   S 2   N D V I,  S 1   V V / V H W ea t h er,  E R A 5 - L a n d Cl ea n i n g   &   N o r m a l i za t i o n ID s d a t es n u mer i c   f i x es T em p o r a l   H a r m o n i za t i o n 16 - d a y   b i n 1 6   k ey A n n u a l   A g g r eg a t i o n L i g h t   M ed i a n   Imp u t a t i o n F ea t u r E n g i n ee r i n g N D V i n t eg ra l / p ea k / p h en o l o g y p rc p _l o g w i n d   s i n / c o s P r o v i n c e - wi s e   S t a n d a r d i za t i o n P ro vi n c In d i c a t o r Mo d el   T r a i n i n g   &   S el ec t i o n R i d g e,  S V R R F G B R L G B M / X G B E x p l a i n a b i l i t y Imp o rt a n c es S H A P 2 0 2 4   In f er en c &   R ep o r t i n g P a ri t y R M S E   b y   re g en c y M a p s Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                   I S S N :   2252 - 8938   I nt  J  A r ti f   I nt e ll , V ol 15 , N o.  1 F e br ua r y   20 26 615 - 627   618   pr ovi de s   c om pl e m e nt a r 10 - m   w in d   s pe e d,  m a xi m um   w in d,  m e a w in di r e c ti on,  a nd  2 - m   r e la ti ve   hum id i ty   a da il r e s ol ut io n,  la t e r   ha r m oni z e to   th e   16 - da gr id A nnua l   la be ls   ( yi e ld   in   t/ ha ha r ve s te a r e a   in   ha ,   a nd   pr oduc ti on  in   G g )   c om e   f r om   pr ovi nc ia B a da P us a S ta ti s ti ( B P S ) w he r e   pr oduc ti on  is   m is s in g,  it   is   r e c ons tr uc te d de te r m in is ti c a ll y f r om  yi e ld  a nd a r e a  a s  not e d i n   T a bl e  1. T o e ns ur e  pe r f e c te m por a a li gnm e nt   a c r os s  s our c e s ,   e a c obs e r va ti on  da te     is   a s s ig ne to   a   16 - da y  i nde ( bi n16” )   us in th e   a nc hor   2000 - 01 - 01;   W e  de f in e  t he  16 - da y t e m por a ke y ( bi n16” )  i n ( 1) .     16 =  16     ( 1)     I n ( 1)   is  t he  obs e r va ti on da te  ( U T C ) , A N C H O R  i s  2000 - 01 - 01, a nd  ⌊⋅   is  t he  f lo or  ope r a to r .         ( a )       ( b)     F ig ur e   2 S tu dy a r e a s  a nd a dm in is tr a ti ve  uni ts   of   ( a )  W e s J a v a   a nd   ( b)  S out h S ul a w e s i       T a bl e  1.  S tu dy  a r e a s   a nd yie ld  s um m a r ( 2020 - 2024)   P r ovi nc e   R e gi ons   S a m pl e s   Y e a r _m i n   Y e a r _m a x   M e a n Y   S D  Y   M i n Y   M a x Y   W e s t  J a va   27   135   2020   2024   5.61   0.52   4.11   7.22   S out h S ul a w e s i   24   120   2020   2024   4.95   1.03   0.45   9.82       T a bl e  2.  R e m ot e - s e ns in g f e a tu r e  a v a il a bi li ty   P r ovi nc e   R e gi ons   S a m pl e s   A va i l  N D V I  s m oot h m e a n   A va i l  V V  dB  m e a n   A va i l  V H  dB  m e a n   A va i l  pr c p s um   W e s t  J a va   27   135   100.0%   100.0%   100.0%   100.0%   S out h S ul a w e s i   24   120   100.0%   100.0%   100.0%   100.0%       T a bl e  3. M e te or ol ogy  a nd   c om pl e te ne s s   P r ovi nc e   R e gi ons   S a m pl e s   A va i l  t a vg  m e a n   (%)   A va i l  e r a 5 w s pd  m e a n   (%)   A va i l  e r a 5 r hum   m e a n   (%)   O ve r a l l   m i s s i n g   (%)   W e s t  J a va   27   135   100   100   100   0.0   S out h S ul a w e s i   24   120   100   100   100   0.9       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J  A r ti f   I nt e ll     I S S N :   2252 - 8938       E x pl ai nabl e  r ic e  y ie ld  f r om  Se nt in e l - 1 and Se nt in e l - 2 s at e ll it e  d at a f or  f ood s e c ur it y   ( D hi m a s  T r ib uana )   619   R a w   t a bl e s   f r o m   m ul ti p le   a g e n c i e s   e xhi bi t   l o c a l e - de pe nd e nt   f or m a t s   a nd   num e r i c   a r ti f a c t s   ( e .g. ,   m u lt i - dot   th o u s a nd s   of   s e pa r a t or s ) .   T h e r e f or e dur i ng  in g e s w e   nor m a l iz e   r e g io n   id e n ti f i e r s   t u pp e r c a s e   a lp ha num e r i c   s tr i ng s   ( s o   B P S _7 30 1”   a n B P S 7 30 1”   c oi n c id e ) a t te m pt   d a t e   p a r s in g   w i th   b ot h   da y - f ir s t   a n m ont h - f ir s c o nv e n ti o n s a nd  c o e r c e   a l nu m e r ic   f ie ld s   b s tr i ppi n s p ur io u s   s e p a r a to r s   a n pr e s e r vi ng  t he   r ig ht m o s d e c i m a p oi n t.   S ub s e q ue nt   j oi ns   a r e   pe r f or m e on   th e   c om po s it e   ke ( r e gi on _i d b in 1 6) .   A f t e r   a s s e m bl i ng  1 6 - d a y s e r i e s w e  a g gr e ga te  ye a r l f e a t ur e s  pe r   ( r e gi on_i d, ye a r ) F or  N D V I   w e   c om put e   t he  ye a r l m e a n,  m a xi m um a n a in t e g r a a s  f or m a li z e d i n ( 2)  u s in g  t r a p e z oi da s u m m a ti o a c r o s s   16 - d a y   s t e p s :      _    +    + 1 2   × 16     ( 2)     I ( 2) N D V I   is   th e   s m oot he N D V I   a 16 - da in de a nd  t he   f a c to r   16  is   th e   bi w id th   ( da ys ) .   P he nol ogy  m a r ke r s   a r e   th e e xt r a c te d   f r om   th e   s m oot he d   pr of il e th e   da of   ye a r   ( D O Y )   of   gr e e n - up  ons e t,   pe a k, a nd s e n e s c e nc e . W e  de f in e  s e a s on l e ngt h i n ( 3) .     _  =  _   _   _   _    ( 3)     F or   m e te or ol og a nd   r e a na l y s i s ,   w e   c om put e   y e a r ly   t o ta l s   ( e .g .,   pr c p_ s um )   a n d   m e a ns     ( e . g.,  ta vg_ m e a n w s pd_ m e a n) a nd  w e   e nc od e   w i nd  di r e c ti o w e r e   u s e vi a   s in e / c o s i ne   e m be ddi ng s   t a voi c ir c ul a r   di s c on ti n ui t ie s R a in f a ll   s k e w  i s  h a n dl e d  w i th  a  s ta bi l iz e d t r a n s f or m   a n no un c e d h e r e   a n d d e f i n e in  ( 4) .      _  _ =  ( 1 +  _  )       ( 4)     H e r e   ln   is  t he  na tu r a lo ga r it hm , a nd  pr c p_s u m   is  t he  a nnua pr e c ip it a ti on s um .   T m it ig a te   c r o s s - pr ovi nc e   di s tr ib ut io s hi f t,   w e   s ta nd a r di z e   f e a tu r e s   w it hi pr ovi nc e   u s in s t a ti s ti c s   c om put e on  tr a in in ye a r s   onl ( ≤2023) S pe c if ic a ll y,  f o r   e a c pr ovi nc e   a nd  f e a tu r e   f w e   c e nt e r   a nd  s c a le   a s  i n ( 5) .     , = , , , +   ( 5)     W he r e   x i , f   is   th e   r a w   f e a tu r e   f or   s a m pl e   i μ g, f   a nd  σ g , f   a r e   th e   pr ovi nc e - w is e   m e a a nd  s ta nd a r de vi a ti on   e s ti m a te f r om   tr a in in da ta a nd  ε \ v a r e ps il onε   is   a   s m a ll   c o ns ta nt   to   e ns ur e   num e r ic a s ta bi li ty W e   a ls o   in c lu de   a   pr ovi nc e   in di c a to r   s th a t   m ode ls   c a n   le a r p e r s is te nt   r e gi ona of f s e ts .   A ny  r e s id ua m is s in y e a r ly   va lu e s   a r e   f il le li ght ly   vi a   m e di a n - pe r - r e gi on  im pu ta ti on  ( a p pl ie a f te r   ye a r ly   a ggr e ga ti on) a   c ons e r va ti ve   c hoi c e  t ha pr e s e r ve s  r e gi ona s ig na w it hout  i nve nt in g f in e - s c a l e  dyna m ic s .   M ode li ng  f ol lo w s   a in te r pr e ta bl e - f ir s phi lo s ophy.  W e   c om pa r e   R id ge   r e gr e s s io n,  S V M   w it R B F   ke r ne l,   RF a nd  G B R a nd  w e   a ddi ti ona ll tr a in   L ig ht G B M   a nd  X G B oos w it c om pa c hype r - pa r a m e te r   gr id s   to   a voi ove r f it ti ng  on  m ode s ye a r ly   s a m pl e s .   L in e a r /S V R   pi pe li ne s   in c lu de   m e di a im put a ti on  a nd   s ta nda r di z a ti on;   tr e e - ba s e m ode l s   us e   m e di a im put a ti on  onl y.  V a li da ti on  us e s   a   te m por a hol d - out :     tr a in in on  ≤2023  a nd  va li da ti ng   on  2024  f or   e a c pr ovi nc e m a tc hi ng  th e   in te nde f or e c a s ti ng  us e - c a s e F or   m ode s e le c ti on  w e   c om put e   R M S E m e a a bs ol ut e   e r r or   ( M A E ) a nd  R - s qua r e ( R 2 )   ( de f in e in   s ta nda r d   f or m   a nd  c it e in   te xt )   a nd  c hoo s e   th e   to p - le a r ne r s   on  t he   2024  s pl it   to   f or m   a   s im pl e tr a ns pa r e nt     e qua l - w e ig ht   a ve r a ge   ( A vgE ns e m bl e ) P r io r   to   tr a in in w e   f r e e z e   a nd  e xpor th e   f in a f e a tu r e   li s a nd  th e   le a r ne gr oup  z - s ta ts a in f e r e nc e   in   F ig u r e   w e   s tr ic tl y   s ubs e c ol um ns   to   th is   li s a nd  r e a ppl th e   s a m e   pr ovi nc e - w is e   s c a li ng,  pr e ve nt in tr a in - te s l e a ka ge .   F or   in te r pr e ta bi li ty w e   e xpor ga in - ba s e f e a tu r e   im por ta nc e s   ( tr e e s )   or   c oe f f ic ie nt   m a gni tu de s   ( li ne a r ) a nd  w he r e   th e   e nvi r onm e nt   pe r m it s S H A P   s um m a r ba r pl ot s   a nd  be e s w a r m   pl ot s   to   a tt r ib ut e   c ont r ib ut io ns   to   pr e di c to r s   s uc a s   N D V I _pe a k,  N D V I _i nt e gr a l,   pr c p_s um _l og, a nd w in ds /h um id it y. F in a ll y, w e  a ggr e ga te  202 4 pr e di c ti ons  by r e ge nc y/ c it y t o  pr oduc e  pa r i ty   c ha r ts   a nd  R M S E   ba r pl ot s   th e   la tt e r   a nnounc e h e r e   a nd  de pi c te in   F ig ur e   a nd  pr e pa r e   ge or e f e r e nc e pa r it y m a ps  f or  vi s ua li z a ti on a lo ngs id e  F ig ur e  2.   A ll   s te ps   in   F ig ur e   a r e   s c r ip te a nd   ve r s io n - c ont r ol le d.  D a ta   i nge s ti on,  c le a ni ng,  te m por a bi nni ng,   a nnua a ggr e ga ti on,  pr ovi nc e - w is e   s ta nda r di z a ti on,  f e a tu r e   e ngi ne e r in g,  m ode tr a in in g/ s e le c ti on,  e xpl a in a bi li ty   e xpor ts a nd  2024  in f e r e nc e   a r e   f ul ly   a ut om a t e by  th e   pr ovi de P yt hon  s c r ip ts   ( s e e   c ode   a va il a bi li ty ) T pr e ve nt   in f or m a ti on  le a ka ge a ll   s c a le r s   a nd  s ta ti s ti c s   f or   pr ovi nc e - w is e   s ta nda r di z a ti on  a r e   c om put e d only on ≤2023 da ta  a nd a r e  f r oz e n f or  2024 inf e r e nc e .     F or   pr im a r e va lu a ti on  w e   pr e - s pe c if R M S E M A E ,   a nd  R 2   a s   pr im a r m e tr ic s   c om put e on  th e   2024  te m por a hol d - out W e   r e por t :   i)   pr ovi nc e - le ve m e tr ic s   a nd  ii )   r e ge nc y/ c it y le ve R M S E   a nd  pa r it pl ot s   ( obs e r ve vs pr e di c te yi e ld s )   a ggr e ga te ove r   e a c a dm in is tr a ti ve   uni t;   th e s e   a ppe a r   in   s e c ti o 3   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                   I S S N :   2252 - 8938   I nt  J  A r ti f   I nt e ll , V ol 15 , N o.  1 F e br ua r y   20 26 615 - 627   620   ( r e s ul ts   a nd  di s c us s io n ) W e   a ls r e por m ode bi a s   ( m e a n   e r r or )   to   r e ve a s ys t e m a ti c   ove r /u nde r - pr e di c ti on.  B ia s  i s  de f in e a s  m e a n ( y_pr e -   y_t r ue ) ne ga ti ve  va lu e s  i ndi c a te  unde r - pr e di c ti on.   H ype r - pa r a m e te r s   w e   us e   in   th is   s tu dy  a r e   li ne a r /S V R   pi pe li ne s   us e   m e di a im put a ti on  a nd  s ta nda r di z a ti on;   S V R   e m pl oys   R B F   ke r ne w it { 1 , 2 , 4 }   a nd  { 0 . 05 , 0 . 1 }   ( be s r e por te d) RF   us e s   _  = 600,  m in _s a m pl e s _l e a f = 2.  G r a di e nt   boos t in us e s   _  = 600 _ = 3 L ig ht G B M   is   tu ne ove r   a   c om pa c gr id num _l e a v e s   { 7 , 15 , 31 } m in _da ta _i n_l e a f   { 5 , 10 , 15 } f e a tu r e _f r a c ti on  { 0 . 85 , 1 . 0 } la m bda _l { 0 , 3 } le a r ni ng_r a te   { 0 . 05 , 0 . 1 } w it n_e s t im a to r s = 400.  X G B oos us e s   m a x_de pt h= 4,  le a r ni ng_r a te = 0.08,  n_e s ti m a to r s = 600,  s ubs a m pl e = 0.8,  c ol s a m pl e _byt r e e = 0.8,   r e g_l a m bda = 1.0.  T h e   f in a pr e di c to r   is   e it he r   th e   s in gl e   be s m ode by  va li da ti on  R M S E   or   th e   A vgE ns e m bl e   ( e qua l - w e ig ht   m e a of   th e   to p - le a r ne r s ) c hos e n   a - pr io r i.   F or   e xpl a in a bi li ty   w e   e xpor t :   i )   ga in - ba s e im por ta nc e s   ( tr e e s )   or   a bs ol ut e   c oe f f ic ie nt s   ( li ne a r )   a nd  ii )   S H A P   s um m a r ba r   a nd  be e s w a r m   pl ot s   w he n   s uppor te by  th e   c hos e e s ti m a to r W e   in te r pr e N D V I - r e la te va r ia bl e s   ( pe a k,  in te gr a l,   a nd     phe nol ogy  m a r ke r s ) r a in f a ll   tr a ns f or m   pr c p_s um _l og,  a nd   w in d/ hum id it e m be ddi ngs   in   r e la ti on  to   a gr onomi c  pl a us ib il it y.   S of twa r e   a nd  e nvi r onm e nt   w e   us e   in   th is   s tu dy  a r e   e xpe r im e nt s   r un  on  P yt hon  3.11  w it num py,  pa nda s s c ik it - le a r n,  L ig ht G B M X G B oos t,   a nd  s ha ( opt io na l)   on  W in dow s   11;   f ig ur e s   ge ne r a te w it M a tp lo tl ib E a r th   obs e r va ti on  r e tr ie va u s e s   G E E   f or   S e nt in e l - ( N D V I )   a nd  S e nt in e l - I W   G R D   ( V V /VH )   a lo ng  w it s ta ti on  w e a th e r   a nd  E R A 5 - L a nd.  A ll  s c r ip ts   a c c e pt   i nput /o ut put   pa th s   a nd  r a ndom s e e d s   to   e n s ur e   e xa c r e pr oduc ib il it y of  numbe r s  a nd plot s  r e por te d i s e c ti on 3 .   F or   da ta   a nd  e th ic s w e   us e   da ta   f r om   S e nt in e l - 1/ a nd  E R A 5 - L a nd  a r e   ope da ta s e ts s ta ti on   w e a th e r   f ol lo w s   na ti ona l   da ta   pol ic ie s yi e ld   la be ls   a r e   a ggr e g a te f r om   of f ic ia s ta ti s ti c s W e   a ggr e ga te   a ll   f e a tu r e s   a nd  la b e ls   a t   th e   r e ge n c y/ c it le ve l,   i. e .,   I ndone s ia s   s e c ond - le ve a dm in is tr a ti ve   uni ts   ( r e ge n c ie s   [ k abupate n ]   a nd  c it ie s   [ k ot a ] ) W e   r e por onl pr ovi nc e /r e ge n c a ggr e ga te s   no   f a r m - le ve pe r s ona da ta .   I s um m a r y, t he  m e th ods  us e d i nc lu de :   i )  ha r m oni z e  m ul ti - s e ns or  da ta  on a  16 - da y gr id ii )  bui ld  ye a r ly  f e a tu r e s   pe r   r e gi on  w it li ght   im put a ti on,  i ii )   s ta nda r di z e   w it hi pr ovi nc e   on  tr a in in ye a r s iv )   t r a in   c om pa c t,   in te r pr e ta bl e   m ode ls   ( pl us   a opt io na two - m ode e ns e m bl e ) v )   f r e e z e   tr a ns f or m s   a nd  f e a tu r e s a nd    vi )   e va lu a te   on  2024  w it pr ovi nc e -   a nd  r e ge nc y - le ve l   r e por ti ng  a nd  e xpl a in a bi li ty . T he   ne xt   s e c ti on  pr e s e nt s   qua nt it a ti ve  pe r f or m a nc e , S H A P /i m por ta nc e  a na ly s e s a nd 202 4 r e ge nc y pa r it y/ R M S E .       3.   R E S U L T S  A N D  D I S C U S S I O N   3.1.     O ve r al l   2024  h ol d - ou t   p e r f or m an c e   A c r os s  m ode ls , pe r f or m a nc e  on t he  2024 te m por a hol d - out   f a vor s  t r e e - ba s e d l e a r ne r s . T he  s tr onge s s in gl e   m ode ls   a r e   G B R   a nd  L ig ht G B M w hi le   th e   e qu a l - w e ig ht   a ve r a ge   of   th e   to two  m ode l s   ( A vgE ns e m bl e )  pe r f or m s  be s ove r a ll . U s in g t he  f r oz e n f e a tu r e   li s a nd pr ovi nc e - w is e  s ta nda r di z a ti on l e a r ne d   on  ≤2023,  th e   A vgE ns e m bl e   a tt a in s   R M S E = 0.796  t/ ha , M A E = 0.484  t/ ha a nd  R ² = 0.323  ov e r a ll O th e   W e s J a va   s pl it   it   r e a c he s   R M S E = 0.493  t/ ha M A E = 0.384  t/ ha a nd  R ² = 0.220  w it a   s m a ll   ne ga ti ve   bi a s     ( - 0.136  t/ ha ) w hi le   on  S out S ul a w e s it   a c hi e ve s   R M S E = 1.036  t/ ha M A E = 0.596  t/ ha R ² = 0.239,  a nd    bi a s = - 0.095  t/ ha R id ge   und e r f it s a nd  S V R   th ough  c om pe ti ti v e   tr a il s   th e   tr e e - ba s e d   m ode ls c ons is te nt   w it non - li ne a r  r e la ti ons hi ps  be twe e n yi e ld  a nd r e m ot e - s e ns in g/ w e a t he r  pr e di c to r s .   P e r - pr ovi nc e   m e tr ic s   f or   a ll   m ode ls   a r e   r e por te in   T a bl e   to   s uppor s id e - by - s id e   c om pa r is on.  T a bl e   s how s   a   c le a r   s e pa r a ti on  be twe e li ne a r   a nd  non - li ne a r   le a r ne r s T he   ga be twe e R id ge /S V R   a nd  tr e e - ba s e m ode ls   in di c a te s   th a in te r a c ti ons   a m ong  N D V I   phe nol ogy  ( e .g.,  pe a k   a nd   in te gr a l) S A R   ba c ks c a tt e r a nd  m e te or ol ogy  a r e   im por ta nt   f or   pr e di c ti on.  T he   s li ght   ne ga ti ve   bi a s   of   th e   A vgE ns e m bl e   s ugge s ts   a   c ons e r va ti ve   te nd e nc on  th e   hol d - out w e   f ur th e r   e xa m in e   s pa ti a e r r or   s tr uc tu r e   by  r e ge nc in   F ig ur e   ( R M S E   ba r s )   a nd  F ig u r e   ( pa r it b ia s ) T e xa m in e   th e   s pa ti a s tr uc tu r e   of   2024  e r r or s   a th e   r e ge nc y/ c it le ve l,   w e   r e por R M S E   ba r pl ot s   in   F ig ur e   3:   F ig ur e   3( a )   s how s   th e   ove r a ll   di s tr ib ut io a c r os s   pr ovi nc e s w hi le   F ig ur e   3( b)   a nd  F ig u r e   3( c )   s um m a r iz e   W e s J a va   a nd  S out S ul a w e s i,   r e s pe c ti ve ly W e   th e lo c a li z e   m is m a tc he s   us in pa r it di a gnos ti c s   in   F ig ur e   4 w he r e   F ig ur e   4( a )   a nd  F ig ur e   4( b)   m a th e   di s tr ic t - le ve a bs ol ut e  e r r or   ( | ŷ | )   f or  W e s J a va  a nd S out h S ul a w e s i.   A s   th e s e   di a gnos ti c s   in di c a te m os di s tr ic ts   f a ll   unde r   0.6  t/ ha w it a   s m a ll   uppe r   ta il   dr iv e by  a   f e w  di f f ic ul a r e a s . M os di s tr ic ts  f a ll  unde r  0.6 t/ ha , w it h a  s m a ll  uppe r  t a il  dr iv e n by a  f e w  di f f ic ul a r e a s T o   lo c a li z e   w h e r e   m is m a tc h e s   o c c ur ,   F ig ur e   4   pr e s e nt s   pa r it bi a s   c hor o pl e th s   th a t   m a p   a bs ol ut e   e r r or   ( | ŷ | )   in   t/ ha I W e s J a va th e   la r ge s e r r or s   c onc e nt r a te   in   s e v e r a s out he r a nd  pe r i - ur ba di s tr ic ts   lo c a ti ons   w it h   m or e   he te r oge ne ous   pl a nt in c a le nd a r s   a nd   te r r a in   w he r e a s   ir r ig a te lo w la nds   in   th e   nor th   ge ne r a ll y   e xhi bi s m a ll e r   e r r or s I S ou th   S ul a w e s i,   c oa s ta a nd  r iv e r - ba s in   di s tr ic ts   s how   th e   ti ght e s f it s w hi le   a   ha ndf ul   of   in la nd  di s tr ic ts   di s pl a unde r - pr e di c ti on  ( w a r m e r   c ol or s ) c on s is te nt   w it a ty pi c a ll hi gh  2024  yi e ld s T he s e   m a ps   pr ovi de   a c ti ona bl e   di a gnos ti c s th e hi ghl ig ht   w he r e   f i e ld   ve r if ic a ti on,  c r op - c a le nda r   r e f in e m e nt o r   lo c a r e c a li br a ti on ma y r e duc e  r e s id ua l s  w it hout  s a c r if ic in g t he   m ode l’ s  i nt e r pr e ta bi li ty .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J  A r ti f   I nt e ll     I S S N :   2252 - 8938       E x pl ai nabl e  r ic e  y ie ld  f r om  Se nt in e l - 1 and Se nt in e l - 2 s at e ll it e  d at a f or  f ood s e c ur it y   ( D hi m a s  T r ib uana )   621   T a bl e  4. 2024 pe r f or m a nc e  by mode on t he  pr ovi nc e - le ve hol d - out   M ode l   R M S E   ove r a l l   M A E   ove r a l l   R 2   ove r a l l   B i a s   ove r a l l   R M S E   J a B a r   M A E   J a B a r   R 2   J a B a r   B i a s   J a B a r   R M S E   S ul S e l   M A E   S ul S e l   R 2   S ul S e l   B i a s   S ul S e l   E ns e m bl e   A vgT op2   0.796   0.484   0.323   - 0.117   0.493   0.384   0.220   - 0.136   1.036   0.596   0.239   - 0.095   G r a di e nt   B oos t i ng   0.820   0.512   0.281   - 0.135   0.506   0.424   0.179   - 0.118   1.068   0.612   0.191   - 0.154   L i ght G B M   0.820   0.496   0.281   - 0.099   0.514   0.384   0.155   - 0.155   1.064   0.622   0.196   - 0.036   RF   0.955   0.532   0.024   - 0.116   0.520   0.398   0.134   - 0.166   1.279   0.683   - 0.161   - 0.059   R i dge   0.884   0.511   0.164   - 0.103   0.525   0.414   0.116   - 0.060   1.162   0.620   0.041   - 0.150   S V R   0.849   0.490   0.230   - 0.120   0.482   0.389   0.257   - 0.141   1.127   0.604   0.098   - 0.096   X G B oos t   0.967   0.551   0.001   - 0.092   0.545   0.436   0.050   - 0.119   1.285   0.680   - 0.173   - 0.062         ( a )       ( b)       ( c )     F ig ur e   3 R e ge nc y / c it y - le ve R M S E  i n t /h a ( a )  ove r a ll ,   ( b)  W e s J a va , a nd  ( c )  S out h S ul a w e s i           2024 R M S E  p e r  D i st r i c t  ( A v g T o p2( S VR + Li g ht G B M ) )           2024 R M S E  p e r  D i st r i c t   ( W e st   J av a )         2024 R M S E  p e r  D i st r i c t   ( S o ut h  Sul awe si )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                   I S S N :   2252 - 8938   I nt  J  A r ti f   I nt e ll , V ol 15 , N o.  1 F e br ua r y   20 26 615 - 627   622         ( a )   ( b)     F ig ur e  4. P a r it y - bi a s  c hor opl e th s  f or  2024  ( | ŷ | )   in  t /h a   of   ( a )  W e s J a va   a nd   ( b)  S out h S ul a w e s i       3.2.     C r os s - r e gi on al  ge n e r al iz at io n   W e   f ir s a s s e s s e na i ve   tr a n s f e r a   m od e tr a in e onl o n   W e s J a va   ( ≤2 02 3)   a nd   a ppl ie t   S out S ul a w e s ( 20 20 20 24)   w it ho ut   a d a p ta ti o n.   T hi s   pr o du c e R M S E ≈1 .3 t /h a M A E 1.0 t /h a ,   R 2 < on   S out S ul a w e s i,   i ndi c a ti ng   s tr o ng   do m a in   s hi f t.   D i a g no s t ic   t w o - s a m p le   t e s t s   r e v e a l e d   di s t r ib ut i on   g a p s   in   k e y   dr iv e r s   ( e .g .,  ta vg _m e a n,  pr e s _m e a n,  w in s p e e d,  a n N D V I _m a x /p e a k)   b e t w e e pr ovi nc e s A f t e r :     i)   pr o vi n c e - w i s e   s c a li n o tr a i ni n y e a r s   a nd  ii )   j oi n tr a i ni ng  o J a ba r S u ls e ( ≤2 02 3)   w it a   pr o vi n c e   in di c a to r ,   v a li da ti o on   2 02 im p r ov e d   m a r ke dl y   ( G B R /L i ght G B M   bot h≈ 0.8 2 0.8 5   t/ ha   R M S E ;   A vgE n s e m bl e 0.8 0   t/ ha ) ,   d e m o n s tr a ti ng   th a t   l ig ht   h a r m o ni z a ti on   pl u s   po ol e d   tr a in in c l o s e s   m o s of   th e   g a p   w hi l e  pr e s e r vi n g i nt e r pr e t a b il it y.     3.3.     F e at u r e   c on t r ib u t io n s  an d  agr on om ic  p la u s ib il it y   F ig ur e   s um m a r iz e s   m ode l - ba s e f e a tu r e   im por ta nc e   r a nki ngs .   F ig ur e   5( a )   r e por ts   ga in - ba s e d   im por ta nc e s   f r om   L ig ht G B M   on  th e   jo in da ta s e t,   w hi le   F ig ur e   5( b)   s how s   th e   c or r e s ponding  im por ta nc e s   f r om   gr a di e nt   boos ti ng T he s e   a li gn  w it a gr onomi c   e xpe c ta ti ons :   i)   c a nopy  ti m in a nd  vi gor   ( N D V I )   r e f le c t   pl a nt in s c he dul e s   a nd  gr ow th   pot e nt ia l;   ii )   S A R   ba c ks c a tt e r   r e s ponds   to   c a nopy  s tr uc tu r e   a nd  m oi s tu r e a nd   ii i)  w in d a nd pr e s s ur e  c o - va r y w it h m ons oon dyna m ic s  t ha m o dul a te  r a in f a ll  r e gi m e  a nd r a di a ti on.         ( a )     ( b)     F ig ur e  5. F e a tu r e  i m por ta nc e   of   ( a )  L ig ht G B M  a nd ( b)   gr a di e nt  boos ti ng     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J  A r ti f   I nt e ll     I S S N :   2252 - 8938       E x pl ai nabl e  r ic e  y ie ld  f r om  Se nt in e l - 1 and Se nt in e l - 2 s at e ll it e  d at a f or  f ood s e c ur it y   ( D hi m a s  T r ib uana )   623   W he r e   S H A P   w a s   e na bl e d,  F ig ur e   ( be e s w a r m )   s how s   m onot one phys ic a ll s e n s ib le   e f f e c ts :   hi ghe r   V V _dB   a nd  N D V I   f e a tu r e s   a s s oc ia te   w it hi ghe r   pr e di c te yi e ld e xt r e m e   w in e pi s ode s   a nd  ve r hi gh  hum id it c ont r ib ut e   ne ga ti ve ly c ons is te nt   w it lo dgi ng   r is a nd  r e duc e r a di a ti on.   F ig ur e   ( S H A P   be e s w a r m )   s how s   m onot oni c phy s ic a ll s e ns ib le   e f f e c ts C a nopy/v e ge ta ti on  s ig na l s   e s pe c ia ll y   V V _dB _m e a a nd  N D V I   f e a tu r e s   ( e .g.,  N D V I _s m oot h_ m a x,  N D V I _pe a k,  N D V I _i nt e gr a l,   a nd  th e   in te r a c ti on  ndvi _x_t a vg)   e xhi bi t   pos it iv e   S H A P   va lu e s in di c a ti ng  th a hi ghe r   f e a tu r e   va lu e s   a r e   a s s oc ia te d   w it hi ghe r   pr e di c te yi e ld I c ont r a s t,   w in in te n s it ( e .g.,  e r a 5_w s pd_ma x/ m e a n   a nd   w x_w s pd_me a n)   a nd   ve r hi gh  r e la ti ve   hum id it ( e .g.,  e r a 5_r hum _m e a n   a nd   w x_r hum _m e a n)   c ont r ib ut e   ne ga ti ve ly c ons is te nt   w it lo dgi ng  r is a nd   r e duc e n e r a di a ti on  unde r   hum id /c lo udy  c ondi ti ons ta vg_me a a nd   pr e s _m e a te nd   to   be   pos it iv e   w it hi th e ir   ope r a ti ona l   r a nge s ,   r e f le c ti ng  m or e   f a vor a bl e   gr ow in c ondi ti ons ,   w hi le     w in d - di r e c ti on  ha r m oni c s   ( w x_w di r _m e a n_s in /c os   a nd   e r a 5_w di r _m e a n_s in /c os )   ha ve   m in or   e f f e c ts   li ke ly   c a pt ur in r e gi ona s e a s ona li ty O ve r a ll th e   S H A P   di s tr ib ut io ns   c onf ir m   th a th e   m ode l’ s   m a in   s ig na ls   a li gn   w it h c r op phys io lo gy ( ve ge ta ti on s tr e ngt h)  a nd w e a th e r  s tr e s s or s  ( e xt r e m e  w in d/ hum id it y) .           F ig ur e  6. S H A P  s um m a r y       3.4.    S p at ia p a t t e r n s  of  e r r or   I ns pe c ti ng  F ig ur e s   3 - r e ve a ls   ge ogr a phy - s pe c if ic   be ha vi or C oa s ta l/ r iv e r in e   r e ge nc s how   s li ght ly   la r ge r   e r r or s pl a us ib ly   due   to   m ix e la nd  c ove r   ( m os a ic   pa ddy/ ponds )   a nd  r a pi phe nol ogy  th a c ha ll e nge s   a   16 - da c a de nc e H ig hl a nd   f r in ge s   ( e .g.,   nor th e r W e s t   J a v a )   e xhi bi ti ght e r   pa r it y,  li ke ly   b e ne f it in f r om   c le a r e r   N D V I   dyna m ic s   a nd  m or e   s ta bl e   m a na ge m e nt   c a l e nda r s T he s e   pa tt e r ns   m ot iv a te   two  f ut ur e   r e f in e m e nt s s ub - s e a s ona f e a tu r e s  a r ound the  de t e c te d pe a a n d opti ona in c lu s io n of  c r op c a le nda r  pr io r s .     3.5.     C om p ar is on  w it h   p r io r  w or k   ( I n d on e s ia  an d  S ou t h e as t  A s ia )   O ur   r e ge nc y - le ve R M S E   on  a   2024  te m por a hol d - out   ( ~ 0.80  t/ ha )   is   c om pe ti ti ve   w it r e c e nt   I ndone s ia - f oc us e d r ic e - yi e ld  s tu di e s  t ha c om bi ne  opt ic a ve ge ta ti on i ndi c e s S e nt in e l - 1 S A R  ba c ks c a tt e r , a nd  m e te or ol ogy.  S tu di e s   th a r e ly   on  S e nt in e l - N D V I /   e nha nc e ve ge ta ti on  in de ( E V I )   onl ty pi c a ll r e por t   di s tr ic t - s c a le   e r r or s   a r ound  ~ 0.9 - 1.3  t/ ha   unde r   te m por a l   or   s pa ti o - te m por a va li da ti on   ( s e e   s tu di e s   s um m a r iz e in   s e c ti on  1 ) .   A ddi ng  S e nt in e l - V V /VH   g e ne r a ll yi e ld s   ~ 5 - 15%   e r r or   r e duc ti on  in     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                   I S S N :   2252 - 8938   I nt  J  A r ti f   I nt e ll , V ol 15 , N o.  1 F e br ua r y   20 26 615 - 627   624   c lo ud - a f f e c te m ons oon  m ont hs br in gi ng  e r r or s   in to   th e   ~ 0.8 - 1.0  t/ ha   ba nd  de pe ndi ng  on  a ggr e ga ti on   a nd   c r op - c a le nda r   a li gnm e nt   c ons is t e nt   w it I ndone s ia / S out he a s A s ia   w or ks   th a e xpl oi S 1+ S ti m e   s e r ie s   f or   r ic e   m oni to r in a nd  m a ppi ng  [ 31] ,   [ 32] B r oa de r   r e gi ona p r od uc ts   on  s e a s ona in te ns it a l s unde r s c or e   th e   va lu e   of   de ns e   opt ic a l/ S A R   ti m e   s e r ie s   f or   pa ddy  s y s te m s   a c r os s   S out he a s A s ia   [ 27] I th is   c ont e xt our   jo in W e s J a va S out S ul a w e s m ode l   a tt a in s   s ta te - of - th e - a r a c c ur a c y   a c r os s   two   a gr o - e c ol ogi c a z one s   w hi le  r e m a in in g e xpl a in a bl e  ( f e a tu r e  i m por ta nc e s S H A P ) .   A   s e c ond  c om pa r is on  poi nt   is   c r os s - r e gi ona ge ne r a li z a ti on.  M a ny  I ndone s ia   c a s e   s tu di e s   tr a in   a nd  e va lu a te   w it hi a   s in gl e   pr ovi nc e   or   is la nd;   w he tr a ns f e r r e w it hout   a da pt a ti on,  pe r f or m a nc e   of te de gr a de s   due   to   phe nol ogy,  m a na ge m e nt a nd  c li m a te   di f f e r e nc e s   a c r os s   m ons oon  r e gi m e s   [ 27] [ 30] W e   obs e r ve   th e   s a m e   in   a   na ïv e  W e s J a va   →  S out S ul a w e s tr a ns f e r   ( R M S E ≈1.33  t/ ha   in   our   s e tt in g) I nt r oduc in a   s im pl e   pr ovi nc e   in di c a to r pr ovi nc e - w is e   s ta nda r di z a ti on,  a nd  pool e t r a in in on  ≤2023  c lo s e s   m o s of   th a ga a nd  r e s to r e s   pe r f or m a nc e   on  th e   2024  hol d - out   ( R M S E ≈0.80  t/ ha ) s ugge s ti ng  a   r e pr oduc ib le   pa th   to   na ti ona s c a li ng w it hout  opa que  doma in - a da pt a ti on ne twor ks .   F in a ll y,  our   a bl a ti ons   e c ho  pr io r   f in di ngs   th a phe nol ogy  f e a tu r e s   ( e .g.,  N D V I   pe a k,  in te gr a l,   a nd   gr e e n - up/ s e ne s c e nc e   D O Y )   a nd   S A R   b a c ks c a tt e r   ( V V /VH )   e x pl a in   m e a ni ngf ul   yi e ld   va r ia n c e   in   I ndone s ia s   m ons oon  a gr ic ul tu r e   pa r ti c ul a r ly   unde r   f r e que nt   c lo ud  c ove r   [ 31] [ 32] R e gi ona e vi de nc e   on  c r oppi ng - in te ns it dyna m ic s   a nd  s pa ti a he te r oge n e it f ur th e r   s uppor ts   c om bi ni ng  S 1/ S w it c ont e xt ua s ig na l s   w he n   s c a li ng  a c r os s   is la nd s   a nd  pr ovi nc e s   [ 27] [ 30 ] T he s e   r e s ul ts   m ot iv a te   our   S A R + N D V I + w e a th e r   de s ig a nd  it s  t r a ns f e r  a c r os s  pr ovi nc e s  i n I ndone s ia .     3.6.    R ob u s t n e s s   an d  ab la t io n s   W e   c on duc te ta r ge te a bl a ti ons   to   is ol a te   w he r e   a c c ur a c c om e s   f r om   w h il e   gua r d in a ga in s t   tr a in te s le a ka ge F ir s t,   p r o vi nc e - w is e   s ta n da r di z a t io n   ( s c a le r s   f it   on   20 23   a nd   th e f r oz e n)   c ons is te n t ly   r e d uc e d   c r os s - p r o vi nc e   di s tr ib ut io n   s h if ( s e e   s e c t io 3 )   a nd   im p r ove 202 R M S E   b ≈0. 05 0. 10   t /h a   ve r s us   gl oba l   s c a li n g,   w i th   t he   la r ge s t   g a i ns   in   S o ut S ul a w e s i   a nd   a   no ti c e a b le   r e du c t io n   of   s ys te m a t ic   bi a s   o h ig h - yi e ld   di s tr ic ts S e c o nd,  a dd in a   s i m p le   p r ovi n c e   in di c a to r   ( W e s J a va   vs S ou th   S u la w e s i )   c a pt ur e pe r s is te n r e g io na l   o f f s e ts   w i th ou di s to r t in g   f e a tu r e   e f f e c ts r e m ov in it   in c r e a s e d     S ou th   S ul a w e s i   b ia s   a nd   de g r a de d   20 24   R M S E   by   0.0 3 - 0 .05   t /h a T h i r d,   j oi nt   t r a i ni ng  on   po ol e d     W e s J a va S ou th   S ul a w e s i   da ta   ( ≤2 023 )   o ut p e r f o r m e d   s i n gl e - p r o vi nc e   m o de ls   e va l ua t e d   on   2 02 by   ≈0. 05 0. 15  t/ ha w he r e a s   a   na ïv e   W e s t   J a va →S ou th   S u la w e s t r a ns f e r   ( n s c a li ng /i ndi c a t or )   de t e r io r a te d   to   1. 33  t /h a   R M S E h ig h li gh ti ng  th e   im po r ta nc e   of   m i ni m a do m a in - b r i dg in g F in a l ly a e qua l - w e i gh t   e ns e m bl e   o f   th e   t w o   s t r onge s t   le a r ne r s   ( G B R + L ig ht G B M )   d e li ve r e d   a   s m a ll   bu s ta b le   ga in   ove r   e i th e r   a lo n e   ( ≈0 .02 - 0 .0 t /h a ) ,   yi e l di n o ur   be s 20 24  r e s u l ( R M S E = 0. 796   t /h a ,   M A E = 0. 48 t /h a R ² ≈0. 33 ) .   A c r os s   a ll   r uns w e   e n f o r c e d   s tr ic t   le a ka ge   c o nt r o ls :   a   f r oz e n   f e a t ur e   li s t,   a   f i xe d   1 6 - da y   ( b in 16 )   te m po r a l   ke y,  p r ov in c e - w is e   s c a le r s   f i o nl o ≤2 02 3,  a nd  a   ha r 202 te m po r a h ol d - ou t;   no  f e a tu r e s   us e f u tu r e   w in dow s  o r   202 la be ls .     3.7.     P r ac t ic al  an d   r e gu la t or y i m p li c at io n s   A R M S E   of   ~ 0.8  t/ ha   a r e ge nc s c a le   is   ope r a ti ona ll us e f ul   f or   e a r ly   p r ovi nc ia yi e ld   s ig na ls     (6 - 10  w e e ks   a h e a of   f in a s ta ti s ti c s ) e s pe c ia ll w he th e   dr iv e r s   a r e   tr a n s pa r e nt   ( N D V I   phe nol ogy   pe a ks /i nt e gr a ls S e nt in e l - V V /VH   ba c ks c a tt e r a nd  w in d/ pr e s s ur e ) T he   pi pe li ne s   m odul a r   de s ig f r oz e n   f e a tu r e   li s t,   pr ovi nc e - w is e   s c a li ng,  a nd  one - c li c 2024  in f e r e nc e   e na bl e s   r out in e   m ont hl upda te s   a nd    lo w - f r ic ti on  onboa r di ng  of   ne w   pr ovi nc e s F or   f ood - s e c ur it s ta ke hol de r s   ( pr ovi nc ia f ood  of f ic e s B ul og,   B P S a nd  M oA ) , r e ge nc y R M S E  ba r  c ha r ts  a nd pa r it y m a ps  a c a s  t r ia ge  t ool s  t o:  i )  f la g di s tr ic ts  w he r e  m ode bi a s   s ugge s ts   unde r /o ve r - pr e di c ti on  r is f or   pr oc ur e m e nt ii )   pr io r it iz e   gr ound  ve r if ic a ti on  a nd  e xt e ns io s uppor t;  a nd i ii )  pr e - pos it io n l ogi s ti c s  w he n w e a th e r - dr iv e n downs id e  r is k i s  de te c te d.   R e gul a to r im pl ic a ti ons B e c a us e   in put s   a r e   ope ( C ope r ni c us E R A 5 - L a nd)   a nd  th e   m ode is   e xpl a in a bl e   ( f e a tu r e   im por ta nc e s S H A P ) th e   s ys te m   s uppor t s   a udi ta bi li ty   a nd   c om pl ia nc e   w it e vi de n c e - ba s e de c i s io pr oc e s s e s .   A ge nc ie s   c a publ i s pr ovi nc e - le ve da s hboa r ds   a nd  v e r s io ne m ode c a r d s   th a doc um e nt   f e a tu r e s tr a in in ye a r s   ( ≤2023) a nd  hol d - out   pe r f or m a nc e   ( 2024) a id in in te r na r e vi e w   a nd  e xt e r na s c r ut in y.  T he   c le a r   s e pa r a ti on  of   da ta   s ta nda r di z a ti on  ( pe r - pr ov in c e   s c a le r s )   f r om   m ode li ng  a ls o   s im pl if ie s   pr oc ur e m e nt   a nd  c e r ti f ic a ti on  ne w   da ta   pr ovi de r s   c a be   va li da te a ga in s f ix e pr e pr oc e s s in g   c he c ks  w it hout  r e tr a in in g t he  c or e  m ode l.     3.8.    L im it at io n s   W e   de li be r a te ly   a voi he a vy  im put a ti on  a nd  c om pl e s p a ti o - te m por a ne twor ks   to   p r e s e r ve   tr a c e a bi li ty A s   a   r e s ul t,   di s tr ic ts   w it ve r s p a r s e   obs e r va ti ons   or   a ty pi c a c r op  c a le nda r s   c a s how   e le va t e e r r or T he   16 - da a ggr e ga ti on  ( M O D I S - s ty le   c a de nc e )   m a bl ur   s hor s hoc e ve nt s   ( s to r m s lo dgi ng,     pe s out br e a ks ) a nd  s pa r s e   s ta ti on  w e a th e r   c a li m it   lo c a de ta il   e ve w he r e a na ly s i s   is   in c lu de d.  W e   a ls o   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.