Automatic snow type classification of snow micropenetrometer profiles with machine learning algorithms
Notice bibliographique
Résumé
Abstract. Snow-layer segmentation and classification are essential diagnostic tasks for various cryospheric applications. The SnowMicroPen (SMP) measures the snowpack's penetration force at submillimeter intervals in snow depth. The resulting depth–force profile can be parameterized for density and specific surface area. However, no information on traditional snow types is currently extracted automatically. The labeling of snow types is a time-intensive task that requires practice and becomes infeasible for large datasets. Previous work showed that automated segmentation and classification is, in theory, possible but cannot be applied to data straight from the field or needs additional time-costly information, such as from classified snow pits. We evaluate how well machine learning models can automatically segment and classify SMP profiles to address this gap. We trained 14 models, among them semi-supervised models and artificial neural networks (ANNs), on the MOSAiC SMP dataset, an extensive collection of snow profiles on Arctic sea ice. SMP profiles can be successfully segmented and classified into snow classes based solely on the SMP's signal. The model comparison provided in this study enables SMP users to choose a suitable model for their task and dataset. The findings presented will facilitate and accelerate snow type identification through SMP profiles. Anyone can access the tools and models needed to automate snow type identification via the software repository “snowdragon”. Overall, snowdragon creates a link between traditional snow classification and high-resolution force–depth profiles. Traditional snow profile observations can be compared to SMP profiles with such a tool.
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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) | 0,001 | 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 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,001 |
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 ».