Developing a New Machine-Learning Algorithm for Estimating Chlorophyll-a Concentration in Optically Complex Waters: A Case Study for High Northern Latitude Waters by Using Sentinel 3 OLCI
Notice bibliographique
Résumé
The monitoring of Chlorophyll-a (Chl-a) concentration in high northern latitude waters has been receiving increased focus due to the rapid environmental changes in the sub-Arctic, Arctic. Spaceborne optical instruments allow the continuous monitoring of the occurrence, distribution, and amount of Chl-a. In recent years, the Ocean and Land Color Instruments (OLCI) onboard the Sentinel 3 (S3) A and B satellites were launched, which provide data about various aquatic environments on advantageous spatial, spectral, and temporal resolutions with high SNR. Although S3 OLCI could be favorable to monitor high northern latitude waters, there have been several challenges related to Chl-a concentration retrieval in these waters due to their unique optical properties coupled with challenging environments including high sun zenith angle, presence of sea ice, and frequent cloud covers. In this work, we aim to overcome these difficulties by developing a machine-learning (ML) approach designed to estimate Chl-a concentration from S3 OLCI data in high northern latitude optically complex waters. The ML model is optimized and requires only three S3 OLCI bands, reflecting the physical characteristic of Chl-a as input in the regression process to estimate Chl-a concentration with improved accuracy in terms of the bias (five times improvements.) The ML model was optimized on data from Arctic, coastal, and open waters, and showed promising performance. Finally, we present the performance of the optimized ML approach by computing Chl-a maps and corresponding certainty maps in highly complex sub-Arctic and Arctic waters. We show how these certainty maps can be used as a support to understand possible radiometric calibration issues in the retrieval of Level 2 reflectance over these waters. This can be a useful tool in identifying erroneous Level 2 Remote sensing reflectance due to possible failure of the atmospheric correction algorithm.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».