Comparing deep-learning and semi-distributed models for flow forecasting at fine spatial and temporal resolutions: a case study of 40 urbanized catchments in Toronto, Canada.
Notice bibliographique
Résumé
Flood early warning systems rely on accurate streamflow forecasts. Deep learning based approaches have been widely shown to outperform traditional, process-based approaches. While literature is rich with comparisons between these opposing modelling paradigms, most comparisons have been conducted at daily temporal resolutions and feature spatially coarse (i.e., lumped) process-based models. Flood forecasting applications, especially those in flashy urban catchments, rely on sub-daily forecasts. In this work, we compare the performance of a state-of-the-art regionally trained LSTM models with semi-distributed StormWater Management Models (SWMM) at temporal frequencies ranging from 15-minutes to 1-day, for roughly 40 highly urbanised catchments in Toronto, Canada. Results show that the LSTM approaches struggle at fine temporal resolution and when limited observed data is available. In contrast, SWMM models can be automatically parameterized and calibrated using comparatively much less data. While the amount of available historical data would be enough to train deep learning models at a daily resolution, it is insufficient to train hourly models, which we attribute to the comparatively more complex urban rainfall-runoff system. Potential solutions to this problem include model transfer between space and different temporal frequencies. Finally, another contribution of this work is LSTM hyperparameter optimization, which is not widely documented at a sub-hourly resolution. Results from this research reaffirm the need for multi-model approaches for flood forecasting, particularly in urbanised catchments.
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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 | 0,000 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| 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 | 0,000 |
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 ».