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Enregistrement W4398793982 · doi:10.5194/tc-18-2557-2024

Mapping surface hoar from near-infrared texture in a laboratory

2024· article· en· W4398793982 sur OpenAlexaff
James Dillon, Christopher Donahue, Evan Schehrer, Karl W. Birkeland, Kevin Hammonds

Notice bibliographique

Revue˜The œcryosphere · 2024
Typearticle
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiqueOptical measurement and interference techniques
Établissements canadiensUniversity of Northern British Columbia
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésInfraredSurface (topology)Texture (cosmology)Remote sensingGeologyMaterials scienceEnvironmental scienceComputer scienceOpticsComputer visionPhysicsGeometryMathematicsImage (mathematics)

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract. Surface hoar crystals are snow grains that form when water vapor deposits on the snow surface. Once buried, surface hoar creates a weak layer in the snowpack that can later cause large avalanches to occur. The formation and persistence of surface hoar are highly spatiotemporally variable, making its detection difficult. Remote-sensing technology capable of detecting the presence and spatial distribution of surface hoar would be beneficial for avalanche forecasting, but this capability has yet to be developed. Here, we hypothesize that near-infrared (NIR) texture, defined as the spatial variability of reflectance magnitude, may produce an optical signature unique to surface hoar due to the distinct shape and orientation of the grains. We tested this hypothesis by performing reflectance experiments in a controlled cold laboratory environment to evaluate the potential and accuracy of surface hoar mapping from NIR texture using a near-infrared hyperspectral imager (NIR-HSI) and a lidar operating at 1064 nm. We analyzed 41 snow samples, three of which were surface hoar and 38 of which consisted of other grain morphologies. When using NIR-HSI under direct and diffuse illumination, we found that surface hoar displayed higher NIR texture relative to all other grain shapes across numerous spectral bands and a wide range of spatial resolutions (0.5–50 mm). Due to the large number of spectral- and spatial-resolution combinations, we conducted a detailed samplewise case study at 1324 nm spectral and 10 mm spatial resolution. The case study resulted in the median texture of surface hoar being 1.3 to 8.6 times greater than that of the 38 other samples under direct and diffuse illumination (p < 0.05 in all cases). Using lidar, surface hoar also exhibited significantly increased NIR texture in 30 out of 38 samples, but only at select (5–25 mm) spatial resolutions. Leveraging these results, we propose a simple binary classification algorithm to map the extent of surface hoar on a pixelwise basis using both the NIR-HSI and lidar instruments. The NIR-HSI under direct and diffuse illumination performed best, with a median accuracy of 96.91 % and 97.37 %, respectively. Conversely, the median classification accuracy achieved with lidar was only 66.99 %. Further, to assess the repeatability of our method and demonstrate its mapping capacity, we ran the algorithm on a new sample with mixed microstructures, with an accuracy of 99.61 % and 96.15 % achieved using NIR-HSI under direct and diffuse illumination, respectively. As NIR-HSI detectors become increasingly available, our findings demonstrate the potential of a new tool for avalanche forecasters to remotely assess the spatiotemporal variability of surface hoar, which would improve avalanche forecasts and potentially save lives.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Sans objet · Signal consensuel: Sans objet
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,443
Score d'incertitude au seuil0,657

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,000
Science ouverte0,0010,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

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.

Tête enseignante Opus0,017
Tête enseignante GPT0,239
Écart entre enseignants0,222 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSans objet
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations1
Publié2024
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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