Mapping Retrogressive Thaw Slumps Using Satellite Data With Deep Learning
Notice bibliographique
Résumé
Retrogressive thaw slumps (RTS) are thermokarst features in ice-rich hillslope permafrost terrain and can cause dynamic changes to the landscape. Their occurrence in the Arctic has become increasingly frequent. RTS can significantly impact permafrost stability and generate substantial carbon emissions. Understanding the spatial distribution of RTS is critical to understanding and modelling global warming factors from permafrost thaw. Mapping RTS using conventional Earth observation approaches is challenging due to the highly dynamic nature and often small scale of RTS in the Arctic. In this study, we trained deep neural network models to map RTS across several landscapes in Siberia and Canada. Convolutional neural networks were trained with 965 RTS features, where 509 were from the Yamal and Gydan peninsulas in Siberia, and 456 from six other pan-Arctic regions including Canada and Northeastern Siberia. We used 4-m Maxar commercial imagery as the base map, 10-m NDVI derived from Sentinel-2 as the vegetation feature and 2-m ArcticDEM as the elevation feature. The best-performing model reached a validation Intersection over Union (IoU) score of 0.74 and a test IoU score of 0.71. Compared to past efforts to map RTS features, this represents one of the best-performing models and generalises well for mapping RTS in different permafrost regions, representing a critical step towards pan-Arctic deployment. Our experiments shed light on the impact of within-class and between-class variances of RTS in different regions on the model performance and provided critical implications for our follow-up study. We propose this method as an effective, accurate and computationally undemanding approach for RTS mapping.
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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 | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 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 ».