I AE S In t er na t io na l J o urna l o f   Art if icia l In t ellig ence   ( I J - AI )   Vo l.   15 ,   No .   4 ,  A u g u s t   20 26 ,   p p .   3 4 1 1 ~ 3 4 2 0   I SS N:  2 2 5 2 - 8 9 3 8 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijai.v 15 .i 4 . p p 3 4 1 1 - 3 4 2 0           3411     J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ij a i . ia esco r e. co m   SH A P - en ha nced  ensem ble learn in g  f o r yield pr edict io n:  insig hts  from CY - Bench  d a ta o n India n wh ea t       So m a   G up t a 1 ,   Da y a l K u m a r   B eher a 2 ,   Sa t a rupa   M o ha nty 2 ,   Su bh ra   Swet a ni s ha 3 ,   Rit ik   M a llik 2 ,    Na m it a   P a nd a 2   1 D e p a r t me n t   o f   C o m p u t e r   S c i e n c e ,   R a v e n sh a w   U n i v e r si t y ,   C u t t a c k ,   I n d i a   2 S c h o o l   o f   C o m p u t e r   E n g i n e e r i n g ,   K I I T  D e e med   t o   b e   U n i v e r si t y ,   B h u b a n e sw a r ,   I n d i a   3 D e p a r t me n t   o f   C o m p u t e r   S c i e n c e   a n d   E n g i n e e r i n g ,   S i l i c o n   U n i v e r s i t y ,   B h u b a n e sw a r ,   I n d i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Ap r   25 ,  2 0 2 5   R ev is ed   May   19 ,  2 0 2 6   Acc ep ted   J u n   19 ,  2 0 2 6       P re d ictin g   c ro p   y ield   a c c u ra tely   i s  e ss e n ti a l  fo r  p ro v id in g   fo o d   se c u rit y   a n d   imp ro v i n g   a g ric u lt u ra l   p ra c ti c e s.   Th is   stu d y   e x a m in e s  t h e   u se   o f   e n se m b le  m a c h in e   lea rn in g   m o d e ls  c o m b in e d   with   S h a p ley   a d d it iv e   e x p lan a ti o n s   (S HA P )   fe a tu re   se lec ti o n   to   imp ro v e   wh e a t  y iel d   p re d icti o n   i n   I n d ia.  T h e   stu d y   u se s  CY - Be n c h   d a ta,  i n c o rp o ra ti n g   n o rm a li z e d   d i ffe re n c e   v e g e tatio n   in d e x   ( NDVI ) ,   m e teo r o lo g ica l  d a ta,  a n d   so il   m o ist u re   d a ta  fo r  y iel d   p re d ictio n .   Va rio u s   e n se m b le  te c h n iq u e s,  i n c lu d in g   v o t in g ,   sta c k in g ,   a n d   b o o st in g   a re   e v a lu a ted .   B o o st  m 1   e n se m b le  m o d e l  c o n siste n tl y   o u t p e rfo rm s   o th e r  m o d e ls  i n   th e   p re d ictio n .   Ad d it i o n a l ly ,   t h e   in teg ra ti o n   o f  S H AP - b a se d   fe a tu re   se lec ti o n   with   th e   b e st  e n se m b le  m o d e l  sig n ifi c a n tl y   imp ro v e s  th e   m o d e l  a c c u ra c y   a n d   i n terp re tab il it y   b y   id e n ti fy i n g   th e   m o st  i n flu e n ti a l   fe a tu re s  a ffe c ti n g   y ield .   Th e   re su lt s  sh o w  th e   e ffe c ti v e n e ss   o f   e n se m b le   b o o st in g   m o d e l,   in   c a p t u rin g   t h e   c o m p lex   re latio n sh i p s  with i n   a g ricu lt u ra l   d a ta  p a rti c u larly   wh e n   c o m b in e d   wit h   fe a tu re   se lec ti o n .   T h i s  m e th o d   imp ro v e s  t h e   tran s p a re n c y   a n d   a c ti o n a b il it y   o f  m a c h in e   lea rn i n g   m o d e ls  fo r   a g ro n o m ists,  p o li c y m a k e rs,  a n d   f a rm e rs.   K ey w o r d s :   B o o s tin g   E n s em b le  m o d els   F ea tu r e  s elec tio n   N o r m a l i z e d   d i f f e r e n c e   v e g et a tio n   i n d e x   R em o te  s en s in g   Sh ap ley   ad d itiv e  e x p lan atio n s   Y ield   p r ed ictio n   T h is i s  a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   So m a  Gu p ta   Dep ar tm en t o f   C o m p u ter   Scie n ce ,   R av en s h aw  Un iv er s ity   C u ttack ,   I n d ia   E m ail:  s o m ag u p ta2 9 @ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N   W h ea t  is   an   im p o r tan t  a g r icu lt u r al  cr o p   o f   I n d ia  an d   is   ex tr e m ely   im p o r tan t  f o r   its   ec o n o m y ,   cu ltu r e ,   an d   f o o d   s ec u r ity .   Desp ite  its   im p o r tan ce   wh ea t  p r o d u ctio n   in   I n d ia  f ac es  s ev er al  ch allen g es,  in clu d in g   clim ate  ch an g e,   wate r   s ca r city ,   s o il  d eg r ad atio n ,   p ests ,   an d   d is ea s es.  Sev er al  s tep s   ar e  b ei n g   tak en   to   a d d r ess   th ese  ch allen g es  an d   en s u r e  th e  f u tu r e  o f   wh ea t  in   I n d ia,   in clu d in g   d e v elo p in g   clim ate - r esil ien t  v ar ieties,  p r o m o tin g   s u s tain ab le  f ar m in g   p r ac tices,  an d   in v esti n g   in   r esear ch   an d   tech n o lo g y   th a t  ar e  ess en tial  f o r   in cr ea s in g   y ield s   a n d   ad d r es s   n ew  p r o b lem s .   Ad d r ess in g   th ese  p r o b lem s   an d   in v esti n g   in   s u s tain ab le  p r ac tices,  it  will  b e  p o s s ib le  t o   en s u r e  th e  im p o r tan ce   o f   w h ea t  to   s u p p o r t  I n d ia’ s   g r o win g   p o p u latio n   an d   its   ag r icu ltu r al  ec o n o m y .   Pre v io u s ly   h is to r ical  d ata  an d   ex p e r t  k n o wled g e  wer e  u s ed   b y   f a r m er s   f o r   p r e d ictin g   cr o p   y ield .   C r o p   y ield   p r e d ictio n   aim s   to   co n tr i b u te  to   a  m o r e  s u s tain ab le,   r esil ien t,  an d   f o o d - s ec u r e  f u tu r e   b y   in f o r m e d   d ec is io n - m a k in g   s u p p o r tin g   i n d iv id u al  f ar m e r s   to   p o licy m ak er s .   Yield   p r ed ictio n   s till   f ac es c h a llen g es d esp ite  tr em en d o u s   ad v an ce m en ts .   Fo r   lar g e - s ca le  ag r icu ltu r al   o p er atio n s ,   f ield   s u r v ey s   an d   m an u al  d ata  co llectio n   tech n iq u es  ar e  la b o r - i n ten s iv e,   ti m e - co n s u m in g ,   a n d   co s tly   [ 1 ] .  T h e   s tu d ies  s h o w  a   s h if t  f r o m   tr a d itio n al  s tatis tical  m o d els  to   m ac h i n e  lear n i n g   an d   d ee p   lear n i n g   ap p r o ac h es  f o r   y ield   p r e d ictio n .   Acc o r d in g   to   Sh ar m a  et  a l.   [ 2 ] ,  au to r e g r ess iv e  in teg r a ted   m o v in g   av er a g e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell ,  Vo l.  15 ,   No .   4 ,  Au g u s t   20 26 :   3 4 1 1 - 3 4 2 0   3412   ( AR I MA )   with   d if f er en cin g   f o r   s tatio n ar ity   a n d   q u an til e  r eg r ess io n   f o r ests   is   ap p lied   f o r   u n ce r tain t y   esti m atio n s .   Nu m er o u s   s tu d ie s   h ig h lig h t  th e  im p o r tan ce   o f   m eteo r o lo g ical  f ac to r s   [ 3 ] – [ 5 ] ,   s o il  m o is tu r e  [ 6 ] ,  m u ltis p ec tr al  r em o te  s en s in g   d ata,   v eg etatio n   in d ices  [ 7 ] ,   [ 8 ] ,   an d   h y p er s p ec tr al  b an d s   [ 9 ]   to   im p r o v e  y ield   p r ed ictio n   ac cu r ac y .   Ag r icu lt u r al  E R A5   ( Ag E R A5 )   [ 1 0 ]   s u p p o r t  ag r icu ltu r al  an aly s is   b y   p r o v id i n g   r ea d y   to   u s e  m eteo r o lo g ical  d ata.   Dee p   lear n in g   m o d els  d o m i n ates  th e  p r ed ictio n   o f   wh ea t,   m aize ,   co r n ,   s o y b ea n ,   tea ,   an d   s u g ar ca n e .   Su n   et  a l.   [ 1 1 ]   u s es  a  m u ltil ev el  d ee p   lear n in g   d ee p   lear n in g   n etwo r k   with   tim e  s er ies  s atellite   d ata  f o r   c o r n   y ield   p r e d ic tio n   wh ile  o th er   s tu d ies  e m p lo y   co n v o lu tio n al   n e u r al   n etwo r k   ( C NN ) -   t r an s f o r m er   [ 1 2 ] ,   h y b r id   C NN - r ec u r r e n t  n eu r al  n etwo r k   ( R NN )   m o d els  [ 1 3 ] ,   B ay esian   o p ti m ized   d ee p   n eu r al   n etwo r k   ( DNN )   [ 1 4 ] ,  a n d   c o n v o l u ti o n al   l o n g   s h o r t - t e r m   m e m o r y   –   v is i o n   tr an s f o r m er   ( C o n v   L ST M - V iT )   [ 1 5 ]   to   ca p tu r e  s p atial  a n d   tem p o r al  p atter n s .   Sh a r m a  et  a l.   [ 1 6 ]   co m p ar es  r e g r ess io n   a n d   d e ep   lear n i n g   m o d els  u s in g   m u ltip le  ev alu atio n   m etr ics,  an d   Gu p ta  et  a l.  [ 1 7 ]   co n f ir m s   d ee p   lear n in g   m o d els o u t p er f o r m   tr ad itio n al   ap p r o ac h es in   lear n in g   co m p lex   n o n li n ea r   r elatio n s h ip s .   Nu m er o u s   s tu d ies  d is cu s s ed   e n s em b le  m o d els  [ 1 8 ] ,   [ 1 9 ] ,  p r in cip al  co m p o n en t  a n aly s is   ( PC A )   an d   Sh ap ley   ad d itiv e  ex p lan atio n s   ( SHAP)   [ 2 0 ] ,   B ay esian   h y p er p ar a m eter   o p tim izatio n   [ 2 1 ]   to   im p r o v e  r o b u s tn ess   an d   in te r p r etab ilit y .   T h ese  s tu d ies  s h o w  en s e m b le  m o d els  ac h ie v e  b etter   ac cu r ac y   th a n   s in g le   m o d els.  T h e   au th o r s   [ 2 2 ] ,   [ 2 3 ]   ap p lies   m u ltip le  m ac h i n e  le ar n in g   m o d els  f o r   y ield   p r ed i ctio n   an d   id e n tifie s   th e  k ey   f ac to r s   af f ec tin g   it .   Ho wev er ,   wh ile  d ee p   lear n in g   d o m in ates  m aize   an d   wh ea t  p r ed ictio n ,   in ter p r etab le  en s em b le  m o d el s   r em ain   less   ex p lo r ed   f o r   w h ea t  y ield   f o r ec asti n g ,   m o tiv atin g   th e  n ee d   f o r   h y b r id   an d   e x p lain ab le  f r am e wo r k s .   T o   ad d r ess   th ese,   th is   s tu d y   p r o p o s es  th e  d e v elo p m e n t  o f   a  r eliab le,   in ter p r eta b le  y ield   p r ed ictio n   f r am ewo r k   u s in g   n o r m alize d   d if f er en ce   v eg etatio n   i n d ex   ( NDVI ) ,   m eteo r o lo g ical,   an d   s o il  m o is tu r e  d ata  b y   co m b in in g   en s em b le  lear n in g   m eth o d s   with   SHAP - b ase d   f ea tu r e  s elec tio n .   T h e  u s e   o f   SHAP  f ea tu r e  s elec tio n   an d   m o d el  in ter p r eta b ilit y   ad d s   an   im p o r ta n t  d eg r e e  o f   n o v elty .   I t  im p r o v es  m o d el  tr an s p ar en cy   b y   id en tify in g   m o s t  in f lu en tial  en v ir o n m en tal  f ac to r s   af f ec ti n g   y ield   an d   h elp s   to   b r id g e  th e  g ap   b etwe en   m ac h in e  lear n in g   a n d   d o m a in - s p ec if ic  d ec is io n - m ak in g .   T h is   s tu d y   d is tin g u is h es  it s elf   b y   im p r o v in g   ex p lain ab ilit y   alo n g   with   ac cu r ac y ,   m a k in g   th e  r esu lts   m o r e  ac tio n a b le  an d   r eliab le  f o r   ag r o n o m is ts ,   p o licy m ak er s ,   a n d   f a r m er s .   T h e  s tr u ctu r e  o f   th is   p ap er   is   o r g an ized   as  f o llo ws .  Sectio n   1   in tr o d u ce s   th e  im p o r ta n ce   o f   ac cu r ate  cr o p   y ield   p r ed ictio n   a n d   th e   lim itatio n s   o f   ex is tin g   m eth o d s .   I t   h ig h lig h ts   th e   u s e  o f   en s em b le  m ac h i n e  lear n in g   m eth o d s   an d   SHAP  f ea tu r e  s elec tio n   to   ad d r ess   th ese  lim itatio n s .   Me th o d o lo g y   u s ed   in   th e  p ap e r   is   ex p lain ed   in   s ec tio n   2 .   Sectio n   3   d is cu s s es  th e  p er f o r m a n ce   m etr ics  o f   v ar io u s   en s em b le  m eth o d s   alo n g   with   SHAP f ea tu r e  s elec tio n   f o r   th e   b est en s em b le  m o d el.   Sectio n   4   co n cl u d es th e  p a p er .       2.   M E T H O D   2 . 1 .     Da t a s et   des cr iptio n   I n   th is   s tu d y ,   th e   wh ea t   y ield   d ataset  is   o b tain e d   f o r   I n d ia   u s in g   C Y - B en ch   d ata  [ 2 4 ]   t h at  co v e r s   wh ea t  an d   m aize   cr o p s   f o r   2 9   an d   4 2   co u n tr ies.  A  b en ch m a r k   d ataset  f o r   s u b n atio n al  cr o p   y ield   p r ed ictio n s ,   CY - B en ch   d escr ib ed   in   T ab l e  1   th at   f ac ilit ates  m o d el  i n ter co m p ar is o n   ac r o s s   d i v er s e  ag r icu ltu r al  s y s tem   wo r ld wid e.   C Y - B en ch   d ataset  is   o r g an ized   as  a  co llectio n   o f   C SV  f iles ,   wh er e  ea ch   f ile  r ep r esen ts   a  s p ec if ic   ca teg o r y   o f   v ar iab le  f o r   a  s p ec if ic  co u n tr y .   T h e  C SV f ile  i s   n am ed   b ased   o n   th e  ca teg o r y   a n d   co u n tr y ,   h elp i n g   in   ea s y   id e n tific atio n   a n d   r etr i ev al.   C Y - B en ch   o f f er s   a   r o b u s t,  m u lti - co u n tr y   d ataset  f o r   y ield   p r ed ictio n   b u t  f ac es  lim itatio n s   r eg ar d in g   s p atial - tem p o r al  r eso lu tio n   m is m atch   an d   d ata  co r r elati o n s .   I t  f o cu s es  o n   s u b n atio n al  b u t  n o t  f ield - lev e l  d ata  th at  r eq u ir es  p r ep r o ce s s in g   to   alig n   th e  v ar ied   p r e d i cto r   r eso lu tio n s   th at  m ay   in tr o d u ce   u n ce r tain ty .       T ab le  1 .   C Y - B en ch   s u m m ar y   tab le   C a t e g o r y   D e s c r i p t i o n s   P r i mary   c r o p s   M a i z e ,   w h e a t   S p a t i a l   c o v e r a g e   M a i z e   ( 3 8   c o u n t r i e s) ,   w h e a t   ( 2 9   c o u n t r i e s)   S p a t i a l   r e s o l u t i o n   S u b n a t i o n a l   ( h i g h e st   a v a i l a b l e   r e s o l u t i o n   a t   a d mi n i s t r a t i v e   l e v e l )   T e m p o r a l   c o v e r a g e   V a r i e s   N o .   o f   r e c o r d s   5 7 , 0 0 0   r o w s   ×   1 2   c o l u m n s       T ab le  2   d escr ib es  th e  d ata  u s ed   in   th is   s tu d y ,   wh ic h   f o c u s es  o n   th e  I n d ian   wh ea t  cr o p .   NDVI   d ata   o b tain ed   f r o m   MO D0 9 C MG   [ 2 5 ]   h as  a  s p atial  r eso lu tio n   o f   5 0 0   m eter s   ×   5 0 0   m eter s   with   a  wee k ly   tem p o r a l   r eso lu tio n .   Me teo r o l o g ical  d at a  co llected   f r o m   Ag E R A5   [ 2 6 ] ,   p r o v id es  a  s p atial  r eso lu tio n   o f   0 . 1 ° × 0 . 1 °  with   d aily   tem p o r al  r eso lu tio n .   So il  m o is tu r e  o b tain ed   f r o m   GL DAS   [ 2 7 ]   h as  a  s p atial  r eso lu tio n   1 °  an d   1 /4 °   with   d aily   tem p o r al  r eso lu tio n .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       S HA P - en h a n ce d   e n s emb le  lea r n in g   fo r   yield   p r ed ictio n :   in s ig h ts   fr o m  C Y - B en ch   d a ta   o n   …   ( S o ma   Gu p ta )   3413   T ab le  2 .   Deta iled   d ata  d escr ip t io n   D a t a   D e s c r i p t i o n   V a r i a b l e s (u n i t s)   Te mp o r a l   r e s o l u t i o n   ndvi   N o r m a l i z e d   d i f f e r e n c e   v e g e t a t i o n   i n d e x   -   w e e k l y   m e t e o   Te mp e r a t u r e ,   p r e c i p i t a t i o n ,   r a d i a t i o n ,   p o t e n t i a l   e v a p o t r a n s p i r a t i o n ,   c l i ma t i c   w a t e r   b a l a n c e   t mi n   ( ◦ C ) ,   t ma x   ( ◦ C ) ,   t a v g   ( ◦ C ) ,   p r e c   ( mm ) ,   e t 0   ( mm ) ,   c w b   ( mm ) ,   r a d   (J   m - 2   d a y - 1)   d a i l y   so i l   m o i s t u r e   S u r f a c e   a n d   r o o t z o n e   s o i l   m o i s t u r e   ssm   ( k g   m − 2 ) ,   r sm ( k g   m − 2 )   d a i l y   y i e l d   E nd - of - se a so n   y i e l d   y i e l d   (t   ha − 1 )   y e a r l y       2 . 2 .     Da t a   prepro ce s s ing   a nd   y ield pre dict io n f ra m ewo rk   T h e  y ield   p r e d ictio n   s tu d y   u s es  a  s tan d alo n e   co m p u ter   s y s t em   with   J u p y ter   n o teb o o k ,   Py th o n   3 . 1 2   u s in g   a  s et  o f   Py th o n   lib r a r ies  f o r   d ata  p r ep r o ce s s in g ,   m o d e lin g ,   ev alu atio n ,   an d   in ter p r et ab ilit y   d escr ib ed   in   T ab le  3 .   A  cr u cial  s tep   in   th e  m ac h in e  lear n in g   p ip elin e  is   p r ep r o ce s s in g   th e  d ata  b ec au s e  r aw  d ata  co llected   f r o m   r ea l - wo r l d   s o u r ce s   is   o f ten   m ess y   an d   n o t  im m ed iately   s u itab le  f o r   b u ild in g   ef f ec t iv e  m o d els.  B ef o r e  tr ain in g   th e   p r o p o s ed   m o d els,   a  s er ies  o f   f ea tu r e  en g in ee r in g   an d   p r ep r o ce s s in g   p r o ce d u r es  wer e  ap p lied   to   th e   ac q u ir ed   d ata  s et.   I n   th is   s tu d y   s o il  m o is tu r e  an d   m etr o lo g ical  d atasets   wer e  g r o u p e d   o n   ad m i n   id   with   s o r ted   d ate   an d   am alg am ated   th ese  d atasets   h av in g   d aily   t em p o r al  r eso lu tio n .   Var io u s   a g g r eg ate   f u n ctio n s   s u ch   as  m ax ( ) ,   m in ( ) ,   an d   m e an ( )   wer e  ap p lied   o n   th e  co lu m n s   o f   th e  f o r m ed   d ataset  to   ca lcu late  th e  wee k ly   v alu es.   Me an   ag g r eg atio n   ca p tu r ed   th e  tem p o r al  tr en d s ,   r ed u ce d   n o is e  in   d aily   o b s er v atio n s ,   p r o v id e d   m o r e  s tab le  p er f o r m a n ce ,   lo wer   p r ed ictio n   er r o r   co m p ar e d   to   m ax ( ) /m in ( )   an d   is   th u s   ch o s en   o v er   m ax ( ) /m i n ( ) .   W ee k ly   f o r m e d   d ataset  h av in g   s o il  an d   m etr o lo g ical   f ea tu r es  ar e  th e n   m e r g ed   with   N DVI   d ataset  h av in g   wee k ly   tem p o r al  r eso lu tio n .   NDVI   is   tem p o r ally   ag g r eg ate d   u s in g   s u m m ar y   s tatis tics   an d   u s ed   as  an   in p u t  f o r   y ield   p r ed ictio n   as  th is   ap p r o a ch   r ed u ce s   d im en s i o n ality   a n d   n o is e.   Fin ally ,   th e   r esu ltin g   d ataset  was  m er g ed   with   y iel d   d ataset.   On   am alg am atin g   co lu m n s   s u ch   as  co u n tr y   co d e,   s ea s o n   n a m e,   p lan tin g ,   y ea r ,   p lan ted   ar e a  wer e  id en tifie d   as   ir r elev an t  to   th e   r esear ch   an d   is   elim in ated   as  th e   s tu d y   d o m ain   is   I n d ia.   T h e  i d en tific atio n   a n d   h an d lin g   o f   n u ll  v alu es  is   a  cr u cial  s tep   i n   th e  p r ep ar atio n   an d   an aly s i s   o f   d ata.   Fo llo win g   a  th o r o u g h   an aly s is   o f   n u ll   v alu es,  th e  d ataset  was   d eter m in ed   to   b e  n u ll   v alu e - f r ee ,   en ab lin g   u s   to   m o v e  o n   with   th is   n u ll - v alu e - f r ee   d ata.   An   ess en tial  p r ep r o ce s s in g   s tep   in   d ata  an aly s is   an d   m ac h in e  lear n in g   is   id en tify i n g   an d   elim in ati n g   d u p licate  r ec o r d s .   I n   th is   s tu d y   n o   d u p licate  r ec o r d s   wer e  f o u n d .   No r m aliza tio n   p r e p r o ce s s in g   ap p r o ac h   g u ar an tees  th at  ev er y   f ea tu r e   m ak es  an   eq u al  co n tr ib u tio n   to   th e  m o d el’ s   lear n i n g   p r o ce s s .   T h e   r esu ltan t  d ataset  co m p r is es  twelv e  co lu m n s ,   with   ‘ Yield ’   as  th e   tar g e t  an d   th e   r em ain in g   elev e n   as   f ea tu r es.  Fig u r e  1   s h o ws th e  p air wis e  co r r elatio n s   am o n g   th e  ag r o clim atic  v ar i ab les,  s o il v ar iab les,  v eg etatio n   in d ices,  an d   y ield   s h o win g   th e  k e y   r elatio n s h ip   r elev an t to   y ield   p r ed ictio n .       T ab le  3 .   So f twar e  e n v ir o n m en t   S y st e m  s p e c i f i c a t i o n   D e s c r i p t i o n s   O p e r a t i n g   s y st e m   W i n d o w s 1 1     P r o c e ss o r   I n t e l   C o r e   i 5   IDE   P y C h a r m  p r o f e ssi o n a l   2 0 2 4 . 3 . 4   P y t h o n   v e r s i o n   3 . 1 2   D a t a   p r o c e s si n g   p a n d a s,   N u mP y ,   s k l e a r n   V i su a l i z a t i o n   mat p l o t l i b ,   sea b o r n           Fig u r e  1 .   Featu r e   co r r elatio n   h ea tm ap   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell ,  Vo l.  15 ,   No .   4 ,  Au g u s t   20 26 :   3 4 1 1 - 3 4 2 0   3414   Fig u r e  2   illu s tr ates  th e  c o m p r eh en s iv e  wo r k f lo w  ad o p ted   f o r   y ield   p r e d ictio n   u s in g   th e  C Y - B en ch   d ataset.   T h e  p r o ce s s   b eg in s   with   d ata  ac q u is itio n   f r o m   th e  C Y - B en ch   d ataset,   wh ich   co m p r is es  f o u r   k ey   co m p o n en ts   m eteo r o lo g ical  d ata,   s o il  m o is tu r e  d ata,   NDV I ,   an d   cr o p   y ield   d ata.   Af ter   p r ep r o ce s s in g   o f   s ev er al  p ar titi o n in g   r atio s   co n s id er ed ,   p ar titi o n in g   r atio   o f   6 0 %,  20 %,  an d   2 0   %  f o r   tr ai n in g ,   v alid atio n ,   an d   test in g   is   tak en ,   as  it  r esu lted   in   lo w  v a r ian ce   o n   1 0   r ep etitio n s .   Par titi o n in g   en s u r es  th e   m o d els  ar e  tr ai n ed ,   v alid ated ,   an d   test ed   o n   s ep ar ate  s u b s ets.  Her e,   5 - f o ld   c r o s s   v alid atio n   tech n iq u e  is   em p l o y ed ,   wh e r e  th e   d ata   is   p ar titi o n ed   in to   f iv e  d is jo in t f o ld s .   I n   ea ch   iter atio n ,   o n e - f o ld   is   u s ed   as test an d   th e  r em ain in g   f o u r   ar e  u s ed   f o r   tr ain in g .   T h e  p r ep r o ce s s in g   s tep s   ar e  ca r r ied   o u t  with in   ea ch   tr ain in g   f o ld   o n ly ,   th er e b y   en s u r in g   th e  test   f o ld   r em ain s   co m p letely   u n s e en   d u r in g   tr ain in g .   T h is   ap p r o ac h   s tr ictly   en s u r es  th at  th er e  is   n o   d ata  leak ag e  an d   th e  in te g r ity   o f   ev alu atio n   p r o ce s s   is   m ain tain ed .           Fig u r e  2 .   C o m p r eh en s iv e  f r am ewo r k   f o r   y ield   p r ed ictio n       Sev er al  b aselin e  m o d els,  s u ch   as  m u ltip le  lin ea r   r eg r ess io n   ( L R ) ,   d ec is io n   tr ee   ( DT ) ,   r an d o m   f o r est   ( R F) ,  k - n ea r est  n eig h b o r s   ( KNN) ,  s u p p o r t  v ec to r   r eg r e s s io n   ( SVR ) ,   an d   ex tr em e  g r ad ien t  b o o s tin g   ( XGBo o s t) ,   ar e  u s ed   to   d ev el o p   en s em b le   m o d els.  Var i o u s   en s em b le  m ac h i n e  lear n i n g   t ec h n iq u es  s u ch   as   v o tin g ,   s tack in g   an d ,   b o o s tin g   en s em b le  ar e  u s ed .   T h e  g o al  o f   u s in g   a n   en s em b le  is   to   im p r o v e  p er f o r m an ce   ( lik e  ac cu r ac y   o r   r o b u s tn ess )   co m p ar ed   t o   an y   s in g le  m o d el.   T h e  p er f o r m an ce   o f   th e  m o d el   is   ev alu ated   u s in g   th e  p er f o r m an ce   m etr ics,  n a m ely   m ea n   s q u ar e d   er r o r   ( MSE ) ,   r o o t  m ea n   s q u ar ed   e r r o r   ( R MSE ) ,   m ea n   ab s o lu te  er r o r   ( MA E ) ,   an d   co ef f icien t  o f   d eter m in ati o n   ( R² ) .   T r an s p a r en cy   an d   in ter p r etab ilit y   o f   t h e  m o d el   p r ed ictio n s   is   en h an ce d   u s in g   SHAP  in   th e  ex p lain a b ilit y   p h ase   [ 2 8 ] .   T h e   d ataset  is   d iv id e d   in to   t r ain in g   an d   test   d ata  to   av o id   d ata  leak ag e.   T h e  m o d els  ar e  tr ain ed   u s in g   tr ain in g   d ata,   an d   SHAP  v alu es  ar e  co m p u ted   u s in g   o n ly   tr ain e d   m o d els  an d   tr ain in g   s am p les.  Featu r e  im p o r tan ce   a n d   s elec tio n   is   d o n e  u s in g   th e  tr ain in g   SHAP  v alu es.  T h e  s elec ted   f ea tu r es  ar e  th e n   ap p lied   to   th e  test   d ata  f o r   m o d el  ev al u atio n   en s u r in g   n o   in f o r m atio n   f r o m   th e  test   d ata  in f lu en ce s   f ea tu r e  s elec tio n   o r   m o d el  tr ain in g .   T h is   s tep   p r o v id es  in s ig h ts   in to   th e  co n tr ib u tio n   o f   in d i v id u al  f ea tu r es to   m o d el  o u tp u ts ,   s u p p o r tin g   i n f o r m ed   d ec is io n - m a k in g .   T h e  d etailed   co m p o s itio n   o f   b ase  lear n er s ,   en s em b le  s tr ateg ies ,   an d   th e  p ar a m eter   s ettin g   u s ed   in   th e  s tu d y   is   d escr ib ed   as  f o llo ws.   Vo tin g   m o d els  u s e  s o f t  v o tin g   with   co m b in atio n s   o f   L R ,   DT ,   R F,  KN N,   SV R ,   an d   XGB o o s t .   Key   p ar am eter s   f o r   R F  an d   XGB o o s t   in clu d e   1 0 0   esti m ato r s ,   DT   d ep th   o f   4 ,   KNN  ( k   =5 ) ,   an d   SVR   wi th   r ad ial  b asis   f u n ctio n   ( R B F)  k er n el  ( C   =1 0 0 ,   γ   = 0 . 1 ) .   Stack in g   m o d els  u s es  s im ilar   b ase  lear n er s   with   m eta - m o d el  o f   1 0 0   esti m ato r s ,   lear n in g   r ate  o f   0 . 1 ,   a n d   m ax im u m   d e p th   o f   3 .   B o o s tin g   m o d els  ap p lies   s eq u en tial  b o o s tin g   with   s el ec ted   lear n er s   c o n f i g u r ed   wi th   1 0 0   esti m ato r s ,   lear n in g   r ate  o f   0 . 0 5 ,   a n d   m ax im u m   d ep th   o f   3 .   Alg o r ith m   1   to   3   d escr ib es th e   en s em b le  r eg r ess io n   tech n i q u es  [ 2 9 ]   th at  im p r o v e  th e  p er f o r m an ce   b y   co m b in in g   th e  o u tp u ts   o f   m u lt ip le  b ase  lear n er s .   Vo tin g   g en er ates f in al  p r ed ictio n   b y   a v er ag in g   th e  o u tp u ts   o f   s ev er al  in d ep e n d en t   r eg r ess o r s   th u s   r ed u ci n g   v ar ian ce   an d   im p r o v in g   r o b u s tn ess .   Stack i n g   em p lo y s   a   m eta  r eg r ess o r   to   lea r n   th e   o p tim al   co m b in atio n   o f   p r ed ictio n s   f r o m   m u ltip le  b ase  m o d els.  B o o s tin g   s eq u en tially   co n s tr u cts  a  s tr o n g   p r ed ictiv e   m o d el  b y   s eq u e n tially   tr ain i n g   wea k   lear n er s   wh er e  ea c h   s u cc ess iv e  lear n er   f o cu s es o n   co r r ec tin g   t h e  er r o r s   m ad e  b y   its   p r e d ec ess o r s .     Alg o r ith m   1 .   Vo tin g   r eg r ess o r   alg o r ith m   I n p u t:  g iv en   M  r eg r ess io n   m o d els  1 ,  2 ,   …,   ;  d ataset  D .  ( ) = ( )   is   m o d el    p r ed ictio n   o f   o n   in p u t  .   Ou tp u t:  av er ag e   o f   p r ed ictio n s   ac r o s s   all  k   m o d els.   Step   1 :  f o r   ea c h   = 1   to   k ,   tr ain   m o d el    on  D .   Step   2 :  p r ed ict  u s in g   ea ch   m o d el.   Fo r   n ew  in p u t  x ,   c o m p u te  p r ed ictio n s   ( ) = ( )   f o r   = 1 , 2 , … , .    Step   3 :  co m p u te  th e  f in al  p r ed ictio n   u s in g   av e r ag e  ( s im p le  v o tin g ) :  (  ) = 1 ∑ ( ) = 1   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       S HA P - en h a n ce d   e n s emb le  lea r n in g   fo r   yield   p r ed ictio n :   in s ig h ts   fr o m  C Y - B en ch   d a ta   o n   …   ( S o ma   Gu p ta )   3415   Alg o r ith m   2 .   Stack in g   r e g r ess o r   alg o r ith m   I n p u t:  = { ( , ) } = 1   b e  th e  d ataset.   1 ,  2 ,   …,   :  b ase  r eg r ess o r s   ( lev el  0 ) .   :   m eta  r eg r ess o r   ( lev el  1 ) .   ( ) : m o d el  M j   p r ed ictio n   f o r   i n p u t  x i .   Ou tp u t:  p r ed ictio n   g en e r ated   b y   th e  m eta - r e g r ess o r   u s in g   c o m b in ed   p r ed ictio n s   o f   all  b ase   r eg r ess o r s .   Step   1 :  tr ain   th e  b ase  m o d els.   E ac h   b ase  m o d el  M k   is   tr ain ed   o n   t h e  tr ain in g   d ataset:  ( ) = ( )   f o r   all   = 1 , … ,   an d   = 1 , … , .   Step   2 :  f o r   ea ch   in p u t  x i ,   co lle ct  p r ed ictio n   f r o m   all  b ase  m o d els:   = [ ( 1 ) , ( 2 ) , … , ( ) ]   wh ich   f o r m s   a   n ew   d ataset  = { ( , ) } = 1   Step   3 :  tr ain   th e  m eta  r eg r ess o r   o n   d ataset  Z .   Step   4 :  m ak e  f in al  p r ed ictio n s :   i)   Get  b ase  m o d el  p r e d ictio n s   f o r   x new :  ( ) = ( ) ,  = 1 , … , .   ii)   C r ea te  m eta  f ea tu r e  v ec to r   = [ ( 1 ) , … , ( ) ] .   iii)   Pre d ict  with   m eta  m o d el:  = ( ) .     Alg o r ith m   3 .   B o o s tin g   r eg r ess o r   alg o r ith m   I n p u t:  tr ain in g   d ata  = { ( 1 , 1 ) , ( 2 , 2 ) , … , ( , ) } .   W ea k   lear n er   h ( x ,   θ ) .   Nu m b er   o f   b o o s tin g   r o u n d s   M .  L ea r n in g   r ate  v .   Ou tp u t:  a   s tr o n g   p r ed ictiv e  m o d el  ( )   f o r m e d   b y   s eq u e n tially   co m b in i n g   all  t h e  wea k   lear n er s   wit h   o p tim ized   weig h ts .   Step   1 :  in itialize  th e  m o d el  wi th   co n s tan t p r e d icto r :  0 ( ) =  min ∑ ( , ) = 1 .   Step   2 :  f o r   m  =  1   to   M  d o :   i)   C o m p u te  r esid u als:   r i = − ∂ L ( y i , F ( x i ) ∂ F ( x i ) .   i i )   Fit   a  wea k   lear n er   h m ( x )   to   p r ed ict  r esid u als:   h m ( x ) ~ r i   i i i )   C o m p u te  s tep   s ize:  γ m = min γ ∑ L ( y i , F m − 1 ( x i ) + γ h m ( x i ) ) n i = 1 .   i v )   Up d ate  th e  m o d el:  F m ( x ) = F m − 1 ( x )   +   v   γ m h m ( x ) .   Step   3 :  o u tp u t  f in al  b o o s ted   m o d el  F M   ( x ).       3.   RE SU L T S AN D  D I SCU SS I O N   F i g u r e  3   i l l u s tr a t e   th e  p er f o r m a n c e  o f   th e   e n s e m b l e  m o d e l s .   F i g u r e  3 ( a )   p r e s e n t s   th e  a c t u a l  a n d   p r ed i c t e d   y i e l d   v a l u e s   o b t a in e d   u s i n g   t h e  b o o s t   m 1   m o d e l,  w h i l e  F ig u r e s   3 ( b )   an d   3 ( c )   c o m p a r e  th e  R M S E   a n d   R ²  v a lu e s   o f   a l l  e n s em b l e   m o d e l s ,   r e s p ec t i v e ly .   B o o s t   m 1   ac h i ev e d   t h e  l o w e s t   R M S E   ( 0 . 2 8 9 )   a n d   M A E   ( 0 . 2 1 ) ,   w i th   a   h i g h   R ²   s c o r e   ( 0 . 9 2 ) ,   i n d i c a t in g   s t r o n g   a c c u r a cy   a n d   g en e r a l i z at i o n   ab i l i t y   o f   t h e   m o d e l .   A m o n g   a l l  t h e   v o t in g   m o d e l s ,   v o t e  m 3   h a s   t h e  b e s t  ( R M S E   = 0 . 3 7 ,   R ²   =0 . 8 6 2 ) .   s t a c k   m 1   s h o w s   th e   b e s t   ( R M S E   = 0 . 4 1 ,   R ²  = 0 . 8 3 ) ,   w h i l e  s t a ck   m 3   e x h i b i t ed   t h e  w o r s t   ( R M S E   = 0 . 4 4 ,   R ²   = 0 . 8 1 )   o f   a l l  t h e  s t a c k i n g   m o d e l s .   T h e   r e s u l ts   s h o w   v o t in g   a n d   s t a c k in g   e n s e m b l e s   p r o v i d e   co m p e t it i v e   p e r f o r m a n c e ,   b o o s t in g   w i l l   p r o v id e   m o r e   r el i a b l e   s o lu t i o n   i n   co m p l e x   ag r i c u l tu r a l   p r ed i c t i o n   s c en a r io s .   T a b l e   4   p r o v id e s   R M S E ,   M A E ,   R ²,   an d   M S E   p e r f o r m a n c e   m e t r i c s   f o r   v a r io u s   en s e m b l e   m o d e l   ap p l i ed   f o r   y i e ld   p r ed i c t io n .   5 - f o l d   c r o s s   v a l i d a t io n   i s   p er f o r m ed   an d   m ea n   ±   s t a n d a r d   d e v i a t io n   f o r   d if f er e n t  ev al u a t i o n   m e t r i ce s   is   h i g h l i g h t e d   in   T a b l e   5 .   T h e s e   t e s t s   w e r e   ap p l ie d   o n   f o ld - w i s e   r e s u l t s   s o   th a t   ea c h   c o m p a r i s o n   u s e s   p a i r ed   o b s e r v a t io n s   ( s am e   f o ld s ) .             ( a)   ( b )   ( c)     Fig u r e  3 .   Per f o r m an c e  m etr ice s   p lo ts   o f   ( a)   ac tu al  v /s   p r ed ict ed   y ield ,   ( b )   R MSE ,   an d   ( c)   R 2   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell ,  Vo l.  15 ,   No .   4 ,  Au g u s t   20 26 :   3 4 1 1 - 3 4 2 0   3416   T ab le  4 .   Per f o r m an ce   o f   e n s em b le  m eth o d s   M o d e l s   R M S E   M A E   R²   M S E   v o t e   m1   0 . 3 9   0 . 2 9   0 . 8 5   0 . 1 5   v o t e   m2   0 . 4 2   0 . 3 1   0 . 8 2   0 . 1 8   v o t e   m3   0 . 3 7   0 . 2 9   0 . 8 6   0 . 1 4   st a c k   m 1   0 . 4 1   0 . 3 3   0 . 8 3   0 . 1 7   st a c k   m 2   0 . 4 2   0 . 3 2   0 . 8 2   0 . 1 7   st a c k   m 3   0 . 4 4   0 . 3 5   0 . 8 1   0 . 1 9   b o o s t   m 1   0 . 2 8   0 . 2 1   0 . 9 2   0 . 0 8   b o o s t   m 2   0 . 4   0 . 3   0 . 8 4   0 . 1 6       T ab le  5 .   5 - f o ld   C V  r esu lts   ( m ea n   ±   s tan d ar d   d ev iatio n )   M o d e l s   R M S E   M A E   R²   v o t e   m 1   0 . 3 9 ± 0 . 0 3   0. 29± 0. 02   0. 85± 0. 02   v o t e   m 2   0 . 4 2 ± 0 . 0 2   0. 31± 0. 03   0. 82± 0. 02   v o t e   m 3   0 . 3 7 ± 0 . 0 2   0. 29± 0. 01   0. 86± 0. 02   st ac k   m1   0 . 4 1 ± 0 . 0 3   0. 33± 0. 02   0. 83± 0. 02   st ac k   m2   0 . 4 2 ± 0 . 0 2   0. 32± 0. 02   0. 82± 0. 02   st ac k   m3   0 . 4 4 ± 0 . 0 3   0. 35± 0. 03   0. 81± 0. 02   b o o s t   m 1   0 . 2 8 ± 0 . 0 1   0. 21± 0. 01   0. 92± 0. 01   b o o s t   m 2   0 . 4 0 ± 0 . 0 3   0. 30± 0. 01   0. 84± 0. 02       T o   o b s er v e  a n d   d eter m in e   th e  im p ac ts   o f   ex p lain ab le   f ea t u r e  s elec tio n ,   th e  b est  en s em b le  m o d el  ( b o o s t  m 1 )   is   en h an ce d   b y   ad d in g   a  f ea t u r e  F1 - s co r e ,   o b tai n ed   th r o u g h   SHAP - b ased   f ea tu r e  s elec tio n .   T h e   r esu ltin g   m o d el,   b o o s t  m 1   +  F1 ,   s h o ws  n o tab le   im p r o v em en ts   ac r o s s   all  t h e  e v alu atio n   m et r ics,  as   s u m m ar ized   in   T ab le  6 .   T h e  p er f o r m an ce   ev alu atio n   o f   th e  p r o p o s ed   m o d els  s h o ws  th e   im p ac t  o f   f ea tu r e  s elec tio n   o n   p r ed ictiv e  ac cu r ac y .   T h e  b aselin e  b o o s t  m 1   m o d el  ex h ib ited   s tr o n g   p er f o r m an ce ,   ac h iev in g   a   R MSE   o f   0 . 2 8 ,   MA E   o f   0 . 2 1 ,   an d   R ²  o f   0 . 9 2 .   T h ese  r esu lts   in d icate   th at  th e  en s em b le  b o o s tin g   ap p r o ac h   is   ef f ec tiv e  in   ca p t u r in g   th e  n o n l in ea r   r elatio n s h ip s   with in   th e  i n p u t  f ea tu r es  co m p r is in g   NDVI ,   m eteo r o l o g ical,   an d   s o il  m o is tu r e   d ata.   Fo ll o win g   th e  a p p licatio n   o f   F 1 - b ased   f ea t u r e  s elec tio n ,   t h e  en h an ce d   m o d el    ( b o o s t  m 1   +  F1 )   s h o wed   a  m ar k ed   im p r o v e m en t  ac r o s s   all  ev alu atio n   m etr ics.  R MSE   an d   MA E   wer e  s ig n if ican tly   r ed u ce d   to   0 . 1 7   an d   0 . 1 5 ,   r esp ec tiv ely ,   wh ile   th e  MSE   d ec r ea s ed   f r o m   0 . 0 8   to   0 . 0 3 .   T h e   R ²  v alu e  also   in cr ea s ed   to   0 . 9 6 ,   in d icatin g   a  s tr o n g er   f it  an d   im p r o v e d   g en er aliza tio n   c ap ab ilit y .   Fig u r e  4   illu s tr ates  h o w  SHAP  tr ee   ex p lain er   is   u s e d   to   co m p u te  SHAP  v alu es  f r o m   m o d el  p r e d ictio n s   en ab lin g   g lo b al   an d   lo ca l f ea tu r e  attr ib u tio n   an d   s u m m ar izin g   f ea tu r e  im p o r t an ce .       T ab le  6 .   Per f o r m an ce   m etr ics f o r   b est en s em b le  m o d el  with   an d   with o u t  f ea tu r e  s elec tio n   M e t r i c   b o o s t   m 1   b o o s t   m 1   +   F 1   ( F 1 = s e l e c t e d   f e a t u r e s  u si n g   S H A P :   p r o d u c t i o n ,   h a r v e st   a r e a ,   t mi n ,   N D V I ,   t a v g )   R M S E   0 . 2 8   0 . 1 7   M A E   0 . 2 1   0 . 1 5   M S E   0 . 0 8   0 . 0 3   R2   0 . 9 2   0 . 9 6           Fig u r e  4 .   SHAP - b ased   m o d el  in ter p r etab ilit y   wo r k f lo w       F i g u r e  5   p r e s e n t s   th e   S H A P - b a s e d   e x p l a i n a b i l i ty   r e s u l t s   f o r   th e   p r o p o s e d   m o d e l .   S u m m a r y   p lo t  s h o w n   i n   F i g u r e  5 ( a)   in t e r p r e t s   t h e  i m p a c t  o f   f e a tu r e s   o n   m o d e l   o u tp u t.   B a r   p l o t  s h o w n   i n   F i g u r e  5 ( b )   d e s c r ib e s   t h e   av e r a g e  i m p a ct   ( m ea n   a b s o l u t e  S H A P   v a lu e )   o f   e ac h   f e a tu r e   o n   m o d e l   p r e d ic t i o n s   w i t h   p r o d u c t i o n   t h e   m o s t   i m p a c tf u l   w i t h   a   S H A P   v a l u e   o f   +1 . 0 8 .   W a t e r f a l l   p l o t   in   F i g u r e   5 ( c)   s h o w s   h o w  i n d iv i d u a l   f e a tu r e s   c o n t r i b u te s   t o   a   s i n g l e  p r e d i c t io n .   T h e s e   r e s u l t s   i n d i c a t e s   th a t  F 1 - b a s e d   f ea t u r e  s e l e c t i o n   e f f e c t iv e l y   f i l te r ed   o u t   l e s s   r e l ev a n t  f ea t u r e s ,   a l l o w in g   t h e   m o d e l   to   f o c u s   o n   t h e  m o s t   i n f o r m a t iv e   f e a tu r e s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       S HA P - en h a n ce d   e n s emb le  lea r n in g   fo r   yield   p r ed ictio n :   in s ig h ts   fr o m  C Y - B en ch   d a ta   o n   …   ( S o ma   Gu p ta )   3417         ( a)   ( b )   ( c)     Fig u r e  5 .   Var io u s   SHAP p lo ts   o f   ( a)   s u m m ar y   p lo t,  ( b )   b a r   p l o t,  an d   ( c)   wate r f all  p l o t       T h is   r esu lted   in   b etter   p r e d ictiv e  ac cu r ac y   a n d   m o d el   ef f icie n cy .   T h e  r esu lts   s h o w  th e   in te g r atio n   o f   f ea tu r e  s elec tio n   ap p r o ac h es ,   s u ch   as  SHAP - b ased   an aly s is ,   with   en s em b le  lear n in g   en h an ce s   th e   p er f o r m an ce   an d   in ter p r etab il ity   o f   y ield   p r e d ictio n   m o d els .   T h e   n u ll   h y p o th esis   ( H0 )   is   s et  as :  th er e   is   n o   s ig n if ican t  d if f er en ce   b etwe en   b o o s t  m 1   an d   o th er   e n s em b le  m eth o d s .   Pair ed   t - test s   an d   W i lco x o n     s ig n ed - r an k   test s   co n f ir m e d   t h at  th e  r e d u ctio n   in   R MSE   a n d   th e   in cr ea s e  in   R²   a f ter   S HAP - b ased   f ea tu r e  s elec tio n   wer e  s ig n if ican t  at   th e  9 5 %  c o n f id en ce   lev el   ( p   < 0 . 0 5 ) .   A  c o m p ar is o n   with   p r e v io u s   s tu d ies  is   also   h ig h lig h ted   in   T ab le  7 .       T ab le  7 .   Qu a n titativ e  co m p ar i s o n   with   p r ev io u s   s tu d ies   S t u d y   C r o p   /   R e g i o n   D a t a s e t   t y p e   M o d e l s  u se d   E x p l a i n a b i l i t y   B e st   p e r f o r ma n c e   S e i r e g   e t   a l .  [ 2 3 ]   W i l d   B l u e b e r r y   /   U S A   S i mu l a t i o n   +   w e a t h e r   L i g h t   g r a d i e n t   b o o s t i n g   m a c h i n e   ( L G B M ) ,  g r a d i e n t   b o o s t   r e g r e s s i o n   ( G B R ) ,  X G B o o s t   +   s t a c k i n g   r e g r e s s i o n   S H A P   ( i n t e r p r e t a t i o n   o n l y )   R²   = 0 . 9 8 5 ,   R M S E   = 1 7 9 . 9   W a q a r   e t   a l .   [ 2 1 ]   M u l t i - c r o p   /   G l o b a l   R e a l   +   s y n t h e t i c   ( P r o p h e t )   R F ,   D T ,   X G B ,   K N N   +   o p t i m i z e d   st a c k i n g   e n s e mb l e   mo d e l   ( O S EM )   N o t   r e p o r t e d   R²   = 0 . 9 9 6 ,   M A E  = 0 . 1 8 5   t / h a   P r o p o se d   s t u d y   W h e a t   /   I n d i a   CY - B e n c h   ( r e a l ,  su b - n a t i o n a l )   V o t i n g ,   st a c k i n g ,  b o o s t i n g   S H A P - b a se d   f e a t u r e   sel e c t i o n   R²   = 0 . 9 2 ,   R M S E   = 0 . 2 8       4.   CO NCLU SI O N   E n s em b le  m o d els  co m b in ed   with   SHAP  f ea tu r e  s elec ti o n   co u l d   b e  a  p o wer f u l  a p p r o ac h   f o r   in cr ea s in g   ac cu r ac y   an d   in ter p r etab ilit y   in   y ield   p r ed ictio n   m o d els.  T h ese  m eth o d s   co m b in e  th e  s tr en g th s   o f   d if f er en t   lear n in g   alg o r ith m s   t o   im p r o v e   p r e d ictio n   ac c u r ac y   an d   g e n er aliza tio n .   SHAP  v alu es  id en tifie s   th e   m o s t  in f lu en tial  f ea tu r es  f o r   y ield   p r ed ictio n   an d   cr ea te   m o r e  ef f icien t  an d   ac cu r ate   m o d els.  B o o s t  m 1   p er f o r m s   b etter   u s in g   F1 - b ase d   f ea tu r e  s elec tio n   with   im p r o v ed   ev alu atio n   m etr ics,  th u s   co n f ir m in g   f ea tu r e   s elec tio n   f ilter s   o u t  less   r elev an t  f ea tu r es  ef f ec tiv ely .   C o m b in in g   SHAP - b ased   an aly s is   with   en s em b le   lear n in g   a g r icu ltu r al   y ield   p r ed ictio n   m o d els  ca n   ac h ie v e  b etter   p er f o r m a n ce   an d   in ter p r etab ilit y .   Featu r e   s elec tio n   im p r o v e d   th e  p e r f o r m an ce ,   s ig n if ican tly   r ed u cin g   R MSE ,   MA E ,   MSE   to   0 . 1 7 ,   0 . 1 5 ,   0 . 0 3   an d   in cr ea s in g   R ²  to   0 . 9 6 .   T h ese  f in d in g s   in d icate   th e  e f f ec tiv en ess   o f   en s em b le  b o o s tin g   ap p r o ac h ,   in   ca p tu r in g   th e  n o n lin ea r   r elatio n s h ip s   with in   th e  in p u t f ea t u r es c o m p r is in g   NDVI ,   m eteo r o l o g ical,   an d   s o il m o is tu r e  d ata  wh en   co m b in e d   with   f ea tu r e  s elec tio n .   Un lik e  p r io r   s tu d ies  th at  ap p ly   SHAP  s o l ely   f o r   p o s t - h o c   in ter p r etab ilit y ,   th is   s tu d y   is   th e  f ir s t  attem p t  to   ap p ly   SH AP - d r iv en   f ea tu r e  s elec tio n   o n   C Y - B en ch   I n d ian   w h ea t  d ata  in   a n   en s em b le  b o o s tin g   f r am ewo r k .   NDVI ,   Ag E R A5   m eteo r o lo g y ,   a n d   s o il  m o is tu r e  at  d is tr ict   lev el  h av e   also   b ee n   in teg r ate d .   T h is   d u al   f o c u s   o n   p r ed ictiv e  p e r f o r m an ce   en h a n ce m en t   an d   ex p lain ab ilit y   o r ien ted   f ea t u r e  s elec tio n   d i f f er en tiate  th e  p r o p o s ed   f r a m ewo r k   f r o m   av ailab le  liter atu r es.  Per f o r m a n ce   im p r o v em e n ts   ar e  s tatis tically   v alid ated   th r o u g h   c r o s s - v alid atio n   an d   h y p o th esis   test in g .   Alth o u g h   th is   s tu d y   s h o ws  th e  ef f ec tiv en ess   o f   e n s em b le  m o d els  co m b in ed   w ith   SHAP - b ased   f ea tu r e  s elec tio n   f o r   cr o p   y ield   p r ed ictio n ,   b u t  th er e   ar e   s ev er al  ar ea s   y et   to   b e  e x p lo r ed   f o r   f u tu r e  r esear c h .   A   tem p o r al  e x ten s io n   o f   SHAP   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell ,  Vo l.  15 ,   No .   4 ,  Au g u s t   20 26 :   3 4 1 1 - 3 4 2 0   3418   v alu es  co u ld   b e  e x p lo r e d   to   u n d er s tan d   h o w  f ea tu r e  im p o r t an ce   ev o lv es  d u r in g   th e  g r o wi n g   s ea s o n ,   o f f e r in g   m o r e  ac tio n a b le  in s ig h ts   f o r   d y n am ic  d ec is io n - m ak in g .       F UNDING   I NF O R M A T I O N   T h is   r esear ch   r ec eiv ed   n o   g r an t f r o m   a n y   f u n d in g   ag e n cy .         AUTHO R  CO NT RI B UT I O NS ST A T E M E N T   T h is   jo u r n al  u s es  th e  C o n tr ib u to r   R o les  T ax o n o m y   ( C R ed iT)   to   r ec o g n ize  in d iv id u al  au th o r   co n tr ib u tio n s ,   r ed u ce   au th o r s h ip   d is p u tes,  an d   f ac ilit ate  co llab o r atio n .       Na m e  o f   Aut ho r   C   M   So   Va   Fo   I   R   D   O   E   Vi   Su   P   Fu   So m a  Gu p ta   ✓   ✓   ✓   ✓   ✓   ✓   ✓   ✓   ✓   ✓   ✓   ✓   ✓     Day al  Ku m ar   B eh er a     ✓     ✓   ✓     ✓   ✓     ✓   ✓   ✓       Satar u p a  Mo h an t y     ✓     ✓   ✓     ✓   ✓     ✓   ✓   ✓       Su b h r a  Swetan is h a         ✓   ✓   ✓   ✓   ✓     ✓   ✓         R itik   Ma llik         ✓   ✓   ✓   ✓   ✓     ✓   ✓         Nam ita  Pan d a         ✓   ✓   ✓   ✓   ✓     ✓       ✓       C   :    C o n c e p t u a l i z a t i o n   M   :    M e t h o d o l o g y   So   :    So f t w a r e   Va   :    Va l i d a t i o n   Fo   :    Fo r mal   a n a l y s i s   I   :    I n v e s t i g a t i o n   R   :    R e so u r c e s   D   :   D a t a   C u r a t i o n   O   :   W r i t i n g   -   O r i g i n a l   D r a f t   E   :   W r i t i n g   -   R e v i e w   &   E d i t i n g   Vi   :    Vi su a l i z a t i o n   Su   :    Su p e r v i s i o n   P   :    P r o j e c t   a d mi n i st r a t i o n   Fu   :    Fu n d i n g   a c q u i si t i o n         CO NF L I C T   O F   I N T E R E S T   ST A T E M E NT   T h e  au th o r s   d ec lar e  n o   co n f lict o f   in ter est.        DATA AV AI L AB I L I T Y   T h e  d ata  th at  s u p p o r t  th e   f in d in g s   o f   th is   s tu d y   ar e  o p en ly   av ailab le  with   th e  Ag ML   ( h ttp s ://www. ag m l.o r g /)   at   h tt p s ://d o i.o r g /1 0 . 5 2 8 1 /zen o d o . 1 3 8 3 8 9 1 2 ,   r ef e r en ce   [ 2 4 ] .   T h e  f u ll  d ataset  ca n   b e  d o wn lo ad e d   d ir ec tly   f r o m   Z en o d o   o r   u s in g   t h e  “z en o d o   g et”  lib r ar y .         RE F E R E NC E S   [ 1 ]   X .   Zh u ,   R .   G u o ,   T.   Li u ,   a n d   K .   X u ,   “ C r o p   y i e l d   p r e d i c t i o n   b a se d   o n   a g r o m e t e o r o l o g i c a l   i n d e x e s  a n d   r e mo t e   se n s i n g   d a t a , ”   Re m o t e   S e n s i n g ,   v o l .   1 3 ,   n o .   1 0 ,   M a y   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / r s1 3 1 0 2 0 1 6 .   [ 2 ]   C .   S h a r ma,   P .   J h a ,   P .   A n a n d ,   a n d   M .   S h a r ma ,   “ P r e d i c t i o n   a n d   t i me   s e r i e s   a n a l y s i s  o f   w h e a t ,   r i c e   a n d   ma i z e   y i e l d s  u s i n g   A R I M A   mo d e l s , ”   i n   2 0 2 3   3 r d   I n t e rn a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   T e c h n o l o g i c a l   A d v a n c e m e n t s  i n   C o m p u t a t i o n a l   S c i e n c e s  ( I C T A C S ) ,    N o v .   2 0 2 3 ,   p p .   1 0 5 5 – 1 0 6 1 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C TA C S 5 9 8 4 7 . 2 0 2 3 . 1 0 3 8 9 9 1 9 .   [ 3 ]   M .   A sh f a q ,   I .   K h a n ,   A .   A l z a h r a n i ,   M .   U .   Ta r i q ,   H .   K h a n ,   a n d   A .   G h a n i ,   “ A c c u r a t e   w h e a t   y i e l d   p r e d i c t i o n   u si n g   mac h i n e   l e a r n i n g   a n d   c l i mat e - N D V I   d a t a   f u s i o n , ”   I EE E   Ac c e ss ,   v o l .   1 2 ,   p p .   4 0 9 4 7 – 4 0 9 6 1 ,   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 2 4 . 3 3 7 6 7 3 5 .   [ 4 ]   M .   J.   H o q u e   e t   a l . ,   “ I n c o r p o r a t i n g   m e t e o r o l o g i c a l   d a t a   a n d   p e st i c i d e   i n f o r m a t i o n   t o   f o r e c a st   c r o p   y i e l d s   u s i n g   ma c h i n e   l e a r n i n g , ”   I EEE  A c c e ss ,   v o l .   1 2 ,   p p .   4 7 7 6 8 – 4 7 7 8 6 ,   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 2 4 . 3 3 8 3 3 0 9 .   [ 5 ]   M .   J .   H o q u e ,   M .   S .   I sl a m,   A .   A .   N o m a n ,   M .   A .   H o q u e ,   I .   A .   C h o w d h u r y ,   a n d   M .   S a i f u d d i n ,   “ O p t i m i z i n g   p o t a t o   c r o p   p r o d u c t i v i t y :   a   met e o r o l o g i c a l   a n a l y si s  a n d   ma c h i n e   l e a r n i n g   a p p r o a c h , ”   I AE S   I n t e r n a t i o n a l   J o u rn a l   o f   Art i f i c i a l   I n t e l l i g e n c e ,   v o l .   1 4 ,   n o .   2 ,   A p r .   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 5 9 1 / i j a i . v 1 4 . i 2 . p p 1 1 1 6 - 1 1 2 9 .   [ 6 ]   R .   M a i ,   Q .   X i n ,   J.  Q i u ,   Q .   W a n g ,   a n d   P .   Zh u ,   “ H i g h   s p a t i a l   r e s o l u t i o n   so i l   mo i st u r e   i mp r o v e s  c r o p   y i e l d   e s t i m a t i o n , ”   I EE E   J o u rn a l   o f   S e l e c t e d   T o p i c s  i n   A p p l i e d   Ea r t h   O b s e rv a t i o n s  a n d   R e m o t e   S e n si n g ,   v o l .   1 7 ,   p p .   1 9 0 6 7 – 1 9 0 7 7 ,   2 0 2 4 ,     d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / JS TA R S . 2 0 2 4 . 3 4 1 7 4 2 4 .   [ 7 ]   U .   S h a f i   e t   a l . ,   “ Ta c k l i n g   f o o d   i n se c u r i t y   u s i n g   r e m o t e   se n s i n g   a n d   ma c h i n e   l e a r n i n g - b a se d   c r o p   y i e l d   p r e d i c t i o n , ”   I EEE  A c c e ss ,  v o l .   1 1 ,   p p .   1 0 8 6 4 0 – 1 0 8 6 5 7 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 2 3 . 3 3 2 1 0 2 0 .   [ 8 ]   N .   A l i   e t   a l . ,   “ F i e l d - s c a l e   p r e c i si o n :   p r e d i c t i n g   g r a i n   y i e l d   o f   d i v e r s e   w h e a t   b r e e d i n g   l i n e s  u s i n g   h i g h - t h r o u g h p u t   U A V   mu l t i s p e c t r a l   i ma g i n g , ”   I E EE  J o u r n a l   o f   S e l e c t e d   T o p i c s  i n   A p p l i e d   Ea rt h   O b ser v a t i o n s  a n d   Re m o t e   S e n si n g ,   v o l .   1 7 ,     p p .   1 1 4 1 9 – 1 1 4 3 3 ,   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / JS TA R S . 2 0 2 4 . 3 4 1 1 9 9 4 .   [ 9 ]   E.   C h e n g   e t   a l . ,   “ A   G T - LST M   s p a t i o - t e mp o r a l   a p p r o a c h   f o r   w i n t e r   w h e a t   y i e l d   p r e d i c t i o n :   f r o m  t h e   f i e l d   s c a l e   t o   c o u n t y   sca l e , ”   I EEE  T r a n s a c t i o n s  o n   G e o sc i e n c e   a n d   R e m o t e   S e n s i n g ,   v o l .   6 2 ,   p p .   1 – 1 8 ,   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TG R S . 2 0 2 4 . 3 4 1 8 0 4 6 .   [ 1 0 ]   E .   C h o i ,   V .   C .   D .   S o u z a ,   J .   A .   D i l l o n ,   E .   K e b r e a b ,   a n d   N .   D .   M u e l l e r ,   “ C o m p a r a t i v e   a n a l y s i s   o f   t h e r m a l   i n d i c e s   f o r   m o d e l i n g   c o l d   a n d   h e a t   s t r e s s   i n   U S   d a i r y   s y s t e m s , ”   J o u r n a l   o f   D a i r y   S c i e n c e ,   v o l .   1 0 7 ,   n o .   8 ,   p p .   5 8 1 7 – 5 8 3 2 ,   A u g .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 3 1 6 8 / j d s . 2 0 2 3 - 2 4 4 1 2 .   [ 1 1 ]   J.  S u n ,   Z.   La i ,   L.   D i ,   Z.   S u n ,   J.   Ta o ,   a n d   Y .   S h e n ,   “ M u l t i l e v e l   d e e p   l e a r n i n g   n e t w o r k   f o r   c o u n t y - l e v e l   c o r n   y i e l d   e s t i m a t i o n   i n   t h e   U . S .   c o r n   b e l t , ”   I EEE   J o u r n a l   o f   S e l e c t e d   T o p i c s   i n   Ap p l i e d   E a rt h   O b ser v a t i o n s   a n d   Re m o t e   S e n si n g ,   v o l .   1 3 ,   p p .   5 0 4 8 – 5 0 6 0 ,   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / JS TA R S . 2 0 2 0 . 3 0 1 9 0 4 6 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       S HA P - en h a n ce d   e n s emb le  lea r n in g   fo r   yield   p r ed ictio n :   in s ig h ts   fr o m  C Y - B en ch   d a ta   o n   …   ( S o ma   Gu p ta )   3419   [ 1 2 ]   J.  D u ,   Y .   Z h a n g ,   P .   W a n g ,   K .   Ta n se y ,   J.  L i u ,   a n d   S .   Z h a n g ,   “ E n h a n c i n g   w i n t e r   w h e a t   y i e l d   e s t i m a t i o n   w i t h   a   C N N - t r a n sf o r mer   h y b r i d   f r a mew o r k   u t i l i z i n g   m u l t i p l e   r e mo t e l y   se n s e d   p a r a met e r s,”   I EE E  T ra n sa c t i o n s  o n   G e o s c i e n c e   a n d   Re m o t e   S e n si n g ,    v o l .   6 3 ,   p p .   1 – 1 3 ,   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TG R S . 2 0 2 5 . 3 5 4 4 4 3 4 .   [ 1 3 ]   S .   K h a k i ,   L.   W a n g ,   a n d   S .   V .   A r c h o n t o u l i s ,   “ A   C N N - R N N   f r a mew o r k   f o r   c r o p   y i e l d   p r e d i c t i o n , ”   F ro n t i e rs  i n   Pl a n t   S c i e n c e ,    v o l .   1 0 ,   Ja n .   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 3 3 8 9 / f p l s. 2 0 1 9 . 0 1 7 5 0 .   [ 1 4 ]   Z.   R a mz a n ,   H .   M .   S .   A s i f ,   I .   Y o u su f ,   a n d   M .   S h a h b a z ,   “ A   m u l t i m o d a l   d a t a   f u s i o n   a n d   d e e p   n e u r a l   n e t w o r k s  b a sed   t e c h n i q u e   f o r   t e a   y i e l d   e st i ma t i o n   i n   P a k i s t a n   u s i n g   sat e l l i t e   i m a g e r y , ”   I E EE  A c c e ss ,   v o l .   1 1 ,   p p .   4 2 5 7 8 – 4 2 5 9 4 ,   2 0 2 3 ,     d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 2 3 . 3 2 7 1 4 1 0 .   [ 1 5 ]   S .   M .   M .   N e j a d ,   D .   A .   - M o g h a d a m,   a n d   A .   S h a r i f i ,   “ C o n v LSTM - V i T:   a   d e e p   n e u r a l   n e t w o r k   f o r   c r o p   y i e l d   p r e d i c t i o n   u si n g   e a r t h   o b s e r v a t i o n s  a n d   r e m o t e l y   se n se d   d a t a , ”   I EEE  J o u r n a l   o f   S e l e c t e d   T o p i c s   i n   A p p l i e d   E a rt h   O b s e rv a t i o n s  a n d   Re m o t e   S e n si n g ,  v o l .   1 7 ,   p p .   1 7 4 8 9 – 1 7 5 0 2 ,   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / JS TA R S . 2 0 2 4 . 3 4 6 4 4 1 1 .   [ 1 6 ]   P .   S h a r m a ,   P .   D a d h e e c h ,   N .   A n e j a ,   a n d   S .   A n e j a ,   “ P r e d i c t i n g   a g r i c u l t u r e   y i e l d s  b a se d   o n   m a c h i n e   l e a r n i n g   u si n g   r e g r e s si o n   a n d   d e e p   l e a r n i n g , ”   I EE E  A c c e ss ,   v o l .   1 1 ,   p p .   1 1 1 2 5 5 – 1 1 1 2 6 4 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 2 3 . 3 3 2 1 8 6 1 .   [ 1 7 ]   S .   G u p t a ,   S .   M o h a n t y ,   a n d   D .   K .   B e h e r a ,   “ A I - b a se d   y i e l d   p r e d i c t i o n :   a   t h o r o u g h   r e v i e w , ”   I n d i a n   J o u r n a l   o f   S c i e n c e   A n d   T e c h n o l o g y ,   v o l .   1 8 ,   n o .   1 0 ,   p p .   8 2 2 – 8 3 8 ,   M a r .   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 1 7 4 8 5 / I JS T/ v 1 8 i 1 0 . 1 7 5 .   [ 1 8 ]   R .   S h a m i m   a n d   T.   A g a r w a l ,   “ O p t i m i z i n g   c r o p   y i e l d   p r e d i c t i o n   u si n g   ma c h i n e   l e a r n i n g   a l g o r i t h ms, ”   i n   S m a rt   A g ri t e c h :   R o b o t i c s ,   AI ,   a n d   I n t e r n e t   o f   T h i n g s   ( I o T )   i n   Ag ri c u l t u r e ,   W i l e y ,   2 0 2 4 ,   p p .   4 4 3 – 4 8 7 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 2 / 9 7 8 1 3 9 4 3 0 2 9 9 4 . c h 1 7 .   [ 1 9 ]   L.   S .   C e d r i c   e t   a l . ,   “ C r o p s  y i e l d   p r e d i c t i o n   b a se d   o n   mac h i n e   l e a r n i n g   m o d e l s :   c a se   o f   W e s t   A f r i c a n   c o u n t r i e s,”   S m a r t   Ag ri c u l t u r a l   T e c h n o l o g y ,   v o l .   2 ,   D e c .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . a t e c h . 2 0 2 2 . 1 0 0 0 4 9 .   [ 2 0 ]   S .   K u mar,  M .   P a n t ,   a n d   A .   N a g a r ,   “ F o r e c a st i n g   t h e   s u g a r c a n e   y i e l d s  b a s e d   o n   m e t e o r o l o g i c a l   d a t a   t h r o u g h   e n semb l e   l e a r n i n g , ”   I EEE  A c c e ss ,   v o l .   1 2 ,   p p .   1 7 6 5 3 9 – 1 7 6 5 5 3 ,   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 2 4 . 3 5 0 2 5 4 7 .   [ 2 1 ]   M .   W a q a r ,   Y . - W .   K i m,  a n d   Y . - C .   B y u n ,   “ A   s t a c k i n g   e n sem b l e   f r a m e w o r k   l e v e r a g i n g   sy n t h e t i c   d a t a   f o r   a c c u r a t e   a n d   s t a b l e   c r o p   y i e l d   f o r e c a st i n g , ”   I EE E  A c c e ss ,   v o l .   1 3 ,   p p .   1 3 6 9 0 9 – 1 3 6 9 2 6 ,   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 2 5 . 3 5 9 1 8 0 2 .   [ 2 2 ]   S .   P .   R a j a ,   B .   S a w i c k a ,   Z.   S t a me n k o v i c ,   a n d   G .   M a r i a mm a l ,   “ C r o p   p r e d i c t i o n   b a se d   o n   c h a r a c t e r i s t i c s  o f   t h e   a g r i c u l t u r a l   e n v i r o n m e n t   u si n g   v a r i o u s  f e a t u r e   sel e c t i o n   t e c h n i q u e s  a n d   c l a ss i f i e r s, ”   I EEE  A c c e ss ,   v o l .   1 0 ,   p p .   2 3 6 2 5 – 2 3 6 4 1 ,   2 0 2 2 ,     d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 2 2 . 3 1 5 4 3 5 0 .   [ 2 3 ]   H .   R .   S e i r e g ,   Y .   M .   K .   O m a r ,   F .   E.   A .   El - S a m i e ,   A .   S .   E l - F i sh a w y ,   a n d   A .   El ma h a l a w y ,   “ En s e m b l e   mac h i n e   l e a r n i n g   t e c h n i q u e s   u si n g   c o m p u t e r   s i mu l a t i o n   d a t a   f o r   w i l d   b l u e b e r r y   y i e l d   p r e d i c t i o n , ”   I EEE   A c c e ss ,   v o l .   1 0 ,   p p .   6 4 6 7 1 – 6 4 6 8 7 ,   2 0 2 2 ,     d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 2 2 . 3 1 8 1 9 7 0 .   [ 2 4 ]   M .   K a l l e n b e r g   e t   a l . ,   “ C Y - B e n c h :   a   c o mp r e h e n s i v e   b e n c h mar k   d a t a s e t   f o r   su b - n a t i o n a l   c r o p   y i e l d   f o r e c a s t i n g   ( 1 . 1 0 ) , ”   A g ML ,   J u n .   2 0 2 6 ,   d o i :   1 0 . 5 2 8 1 / z e n o d o . 1 3 8 3 8 9 1 2 .   [ 2 5 ]   E.   V e r mo t e ,   “ M O D I S / t e r r a   su r f a c e   r e f l e c t a n c e   8 - d a y   L 3   g l o b a l   5 0 0 m  S I N   g r i d   V 0 0 6 , ”   N A S A  L a n d   Pr o c e sses  D i st r i b u t e d   Ac t i v e   Arc h i v e   C e n t e r ,   2 0 1 5 ,   d o i :   1 0 . 5 0 6 7 / M O D I S / M O D 0 9 A 1 . 0 0 6 .   [ 2 6 ]   H .   B o o g a a r d ,   J .   S c h u b e r t ,   A .   D .   W i t ,   J.  La z e b n i k ,   R .   H u t j e s,  a n d   G .   V .   D .   G r i j n ,   “ A g r o m e t e o r o l o g i c a l   i n d i c a t o r s  f r o m  1 9 7 9   t o   p r e se n t   d e r i v e d   f r o m  r e a n a l y si s , ”   C o p e rn i c u s  C l i m a t e   C h a n g e   S e rvi c e   ( C 3 S )   C l i m a t e   D a t a   S t o re   ( C D S ) ,   2 0 2 0 ,     d o i :   1 0 . 2 4 3 8 1 / c d s . 6 c 6 8 c 9 b b .   [ 2 7 ]   M .   R o d e l l   e t   a l . ,   “ Th e   g l o b a l   l a n d   d a t a   a ssi m i l a t i o n   s y st e m, ”   Bu l l e t i n   o f   t h e   Am e r i c a n   Me t e o ro l o g i c a l   S o c i e t y ,   v o l .   8 5 ,   n o .   3 ,     p p .   3 8 1 – 3 9 4 ,   M a r .   2 0 0 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 7 5 / B A M S - 85 - 3 - 3 8 1 .   [ 2 8 ]   Y .   W a n g ,   P .   W a n g ,   K .   Ta n se y ,   J .   Li u ,   B .   D e l a n e y ,   a n d   W .   Q u a n ,   “ A n   i n t e r p r e t a b l e   a p p r o a c h   c o m b i n i n g   S h a p l e y   a d d i t i v e   e x p l a n a t i o n s  a n d   L i g h t G B M   b a s e d   o n   d a t a   a u g me n t a t i o n   f o r   i m p r o v i n g   w h e a t   y i e l d   e s t i m a t e s, ”   C o m p u t e rs  a n d   El e c t ro n i c s  i n   Ag ri c u l t u r e ,   v o l .   2 2 9 ,   F e b .   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . c o mp a g . 2 0 2 4 . 1 0 9 7 5 8 .   [ 2 9 ]   D .   B a n i k ,   R .   P a u l ,   R .   S .   R a t h o r e ,   a n d   R .   H .   Jh a v e r i ,   “ I mp r o v e d   r e g r e ssi o n   a n a l y si s   w i t h   e n sem b l e   p i p e l i n e   a p p r o a c h   f o r   a p p l i c a t i o n s   a c r o ss   m u l t i p l e   d o ma i n s,”   AC M   T ra n s a c t i o n s   o n   Asi a n   a n d   L o w - Re s o u r c e   L a n g u a g e   I n f o rm a t i o n   Pr o c e s si n g ,    v o l .   2 3 ,   n o .   3 ,   p p .   1 – 1 3 ,   M a r .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 4 5 / 3 6 4 5 1 1 0 .       B I O G RAP H I E S O F   AUTH O RS       Dr .   S o m a   G u p t a           is  p re se n tl y   wo rk in g   in   t h e   De p a rtme n t  o f  Co m p u ter  S c ien c e ,   Ra v e n sh a w  Un i v e rsity ,   C u tt a c k ,   In d ia .   S h e   h a s  o v e r  1 2   y e a rs  o f  e x p e rien c e   in   tea c h i n g   u n d e r g ra d u a te  a n d   p o st g ra d u a te  stu d e n ts.   S h e   h a s  o n e   p a ten t   a n d   a u t h o re d   se v e ra l  re se a rc h   p u b li c a ti o n s  in   re p u ted   j o u r n a ls  a n d   in ter n a ti o n a l  c o n fe re n c e s.  He r  re se a r c h   in tere sts  in c lu d e   m a c h in e   lea rn in g ,   d a ta  sc ien c e ,   d e sig n   a n d   a n a ly sis  o f  a l g o r it h m s,   a n d   d a tab a se   m a n a g e m e n t   sy ste m .   S h e   c a n   b e   c o n tac ted   a t   e m a il :  so m a g u p ta 2 9 @ g m a il . c o m .         Dr .   Da y a l  K u m a r   Be h e r a           is  wo rk i n g   a s  a n   a ss o c iate   p ro fe ss o r  in   t h e   S c h o o l  o f   Co m p u ter  En g in e e rin g ,   KIIT   D e e m e d   to   b e   Un iv e rsity ,   Bh u b a n e sw a r,   In d ia .   He   is  a n   e n th u sia stic,  p r o a c ti v e   fa c u lt y   m e m b e r  a n d   re se a rc h e r  with   m o re   th a n   2 0   y e a rs  o f  e x p e rien c e   tea c h in g   c o u rse s  a t  th e   u n d e rg ra d u a te  a n d   p o st g ra d u a te  lev e ls.  S u p e rv ise d   m a n y   IEDC - fu n d e d   p ro jec ts,  P h . D .   a n d   M . Tec h .   t h e sis,  a n d   B . Tec h .   p ro jec ts.  He   h a s   two   p a ten ts  a n d   p u b li s h e d   m o re   th a n   4 0   re se a rc h   p a p e rs  in   v a rio u s   re p u ted ,   p e e r - re v iew e d   re fe re e d   jo u rn a ls ,   a n d   in tern a ti o n a l  c o n fe re n c e s.  He   c a n   b e   c o n tac ted   a t  e m a il :  d a y a lb e h e ra @g m a il . c o m .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell ,  Vo l.  15 ,   No .   4 ,  Au g u s t   20 26 :   3 4 1 1 - 3 4 2 0   3420     Dr .   S a ta r u p a   Mo h a n t y           is  c u rre n tl y   wo r k in g   a s  a n   a ss o c iate   p ro fe ss o r   in   S c h o o l   of   Co m p u ter  E n g i n e e rin g ,   KIIT   d e e m e d   to   b e   Un i v e rsity ,   B h u b a n e sw a r,   In d ia  a n d   h a v i n g   m o re   th a n   2 0   y e a rs  o f  tea c h in g   e x p e rien c e .   S h e   h a s  a u th o re d   m o re   th a n   5 0   re se a rc h   p a p e rs ,   e d it e d   se v e ra l  b o o k s,   a n d   g u id e d   m u lt ip le  P h . D .   stu d e n ts.   He r  re se a rc h   in tere sts  in c lu d e   m a c h in e   lea rn in g ,   b i o i n fo rm a ti c s,  a n d   c o m p u ter  g ra p h ics .   S h e   c a n   b e   c o n tac ted   a t  e m a il :   sa taru p a fc s@ k ii t. a c . in .         Dr .   S u b h r a   S we ta n ish a           re c e iv e d   th e   P h . D .   d e g re e   in   C o m p u ter  S c ie n c e   En g i n e e rin g   fro m   KIIT  d e e m e d   to   b e   Un iv e rsity ,   Bh u b a n e sw a r,   In d ia .   S h e   h a s  b e e n   wo r k in g   a s  a n   a ss o c iate   p ro fe ss o r  in   th e   D e p a rtme n t  o f  Co m p u ter  S c ien c e   a n d   En g in e e rin g   a t  S il ic o n   Un iv e rsity ,   Od is h a .   S h e   h a s  c o m p lete d   M . Tec h .   d e g re e   i n   C o m p u ter  S c ien c e   a n d   En g in e e ri n g   fro m   KIIT  De e m e d   to   b e   Un iv e rsity .   He r  re se a rc h   in tere sts  in c l u d e   m a c h in e   lea rn in g ,   d a ta   sc ien c e ,   ima g e   p ro c e ss in g ,   a n d   re m o te  se n sin g .   S h e   h a s  n in e tee n   y e a rs  o f  tea c h in g   e x p e rien c e   a n d   p u b li sh e d   m o re   t h a n   fift e e n   S c o p u s/ S CI  i n d e x e d   re se a rc h   a rti c les .   S h e   is  a   li fe   m e m b e r  o f   th e   IS TE   a n d   IAENG .   S h e   c a n   b e   c o n tac ted   a t  e m a il :  ss we tan ish a @g m a il . c o m .         Ritik   M a ll i k           is  c u rre n tl y   a   re s e a rc h   sc h o lar  i n   S c h o o l   o f   Co m p u ter  E n g i n e e rin g ,   KIIT  d e e m e d   t o   b e   Un i v e rsity ,   Bh u b a n e sw a r,   In d ia .   He   h a s   so   fa r  p u b li s h e d   3   c o n fe re n c e   p a p e r’s  wit h   k e e n   in tere st  i n   m a c h in e   lea rn in g ,   a rti ficia l  in telli g e n c e ,   p a tt e rn   re c o g n it i o n ,   a n d   d a ta m in n i n g .   He   c a n   b e   c o n tac ted   a t  e m a il :  rit i k m a ll ik @g m a il . c o m .         Dr .   Na m it a   Pa n d a           is  c u rre n tl y   wo r k in g   a s  a ss o c iate   p r o fe ss o r  i n   S c h o o l  o f  Co m p u ter  E n g i n e e rin g ,   KIIT  d e e m e d   to   b e   Un i v e rsity ,   Bh u b a n e s wa r,   In d ia .   T h e re   a re   m o re   th a n   3 0   n u m b e r  o f  p u b li c a ti o n s  t o   h e r  c re d it   i n   m a n y   in tern a t io n a l  a n d   n a ti o n a l  lev e l  jo u rn a l s   a n d   c o n fe re n c e   p r o c e e d in g s.  S h e   h a s  2 0   y e a rs  o f  e x p e rien c e   in   t e a c h in g   u n d e rg ra d u a te  a n d   p o stg ra d u a te  c o u rse s.  He r  re se a rc h   i n tere sts  in c l u d e   o b jec t - o rien te d   sy ste m s,  s o ftwa re   tes ti n g ,   se c u rit y   tes ti n g ,   d a ta  m in i n g ,   o p e ra ti n g   sy ste m s,  a n d   c o m p u ter  a rc h it e c tu re .   S h e   is  a   m e m b e r   o f  IS TE   a n d   a   re v iew e r  o f  m a n y   c o n fe re n c e s  a n d   jo u rn a ls.  S h e   c a n   b e   c o n tac ted   a t  e m a il :   n p a n d a fc s@ k ii t. a c . in .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.