Deep Learning-Based Emulation of Radiative Transfer Models for Top-of-Atmosphere BRDF Modelling Using Sentinel-3 OLCI
Notice bibliographique
Résumé
The Bidirectional Reflectance Distribution Function (BRDF) defines the anisotropy of surface reflectance and plays a fundamental role in many remote sensing applications. This study proposes a new machine learning-based model for characterizing the BRDF. The model integrates the capability of Radiative Transfer Models (RTMs) to generate simulated remote sensing data with the power of deep neural networks to emulate, learn and approximate the complex pattern of physical RTMs for BRDF modeling. To implement this idea, we used a one-dimensional convolutional neural network (1D-CNN) trained with a dataset simulated using two widely used RTMs: PROSAIL and 6S. The proposed 1D-CNN consists of convolutional, max poling, and dropout layers that collaborate to establish a more efficient relationship between the input and output variables from the coupled PROSAIL and 6S yielding a robust, fast, and accurate BRDF model. We evaluated the proposed approach performance using a collection of an independent testing dataset. The results indicated that the proposed framework for BRDF modeling performed well at four simulated Sentinel-3 OLCI bands, including Oa04 (blue), Oa06 (green), Oa08 (red), and Oa17 (NIR), with a mean correlation coefficient of around 0.97, and RMSE around 0.003 and an average relative percentage error of under 4%. Furthermore, to assess the performance of the developed network in the real domain, a collection of multi-temporals OLCI real data was used. The results indicated that the proposed framework has a good performance in the real domain with a coefficient correlation (R2), 0.88, 0.76, 0.7527, and 0.7560 respectively for the blue, green, red, and NIR bands.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 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 source (Gemma direct ou Codex distillé), 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 ».