Deep Learning Based Sea Ice Classification with Gaofen-3 Fully Polarimetric SAR Data
Notice bibliographique
Résumé
In this paper, the performance of C-band synthetic aperture radar (SAR) Gaofen-3 (GF-3) quad-polarization Stripmap (QPS) data is assessed for classifying late spring and summer sea ice types. The investigation is based on 18 scenes of GF-3 QPS data acquired in the Arctic Ocean in 2017. In this study, floe ice (FI), brash ice (BI) between floes and open water (OW, ice-free area) were classified based on a mini sea ice residual convolutional network, which we call MSI-ResNet. While investigating the optimal patch size for MSI-ResNet, we found that, as the patch size continues to grow, the classification accuracy first increases and then decreases. A patch size of 31 × 31 was found to achieve the best performance. The performance of classification using different polarization combinations from the QPS data was also assessed. The vertical-vertical (VV) polarization input overestimates the FI category while incorrectly identifying most of the BI as FI. The VH polarization produces a synchronous improvement in FI, BI, and OW discrimination, with a higher overall accuracy and kappa coefficient (91.09% and 0.85, respectively) than the VV polarization (83.37% and 0.70, respectively). The combination of VV and vertical-horizontal (VH) polarizations presents a modest precision improvement for BI and OW together with a slight overestimation for FI. With VV, VH, and horizontal-horizontal (HH) polarization data as the inputs, the user’s accuracy improves to 95.12%, 93.42%, and 95.17% for FI, BI, and OW, respectively. The accuracy was assessed against visual interpretation of the sea ice classes in the images using a stratified sampling method. The application of the MSI-ResNet method to data covering the Beaufort Sea and the north of the Severnaya Zemlya archipelago was found to achieve a high overall accuracy (kappa) of 94.62% (±0.92) and 94.23% (±0.90), respectively. This is similar to the classification accuracy obtained in the Fram Strait. From the results of this study, it is shown that the MSI-ResNet method performs better than the classical support vector machine (SVM) classifier for sea ice discrimination. The GF-3 QPS mode data also show more details in discriminating scattered sea ice floes than the coincident Sentinel-1A Extra Wide (EW) swath mode data.
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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 | 0,001 |
| 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 ».