HydroGEM: A Self Supervised Zero Shot Hybrid TCN Transformer Foundation Model for Continental Scale Streamflow Quality Control
Notice bibliographique
Résumé
Advances in sensor networks have enabled real-time stream discharge monitoring, yet persistent sensor malfunctions limit data utility. Manual quality control by expert hydrologists cannot scale with networks generating millions of measurements annually. We introduce HydroGEM, a foundation model for continental-scale streamflow quality control designed to support human expertise. HydroGEM uses self-supervised pretraining on 6.03 million clean sequences from 3,724 USGS stations to learn general hydrological representations, followed by fine-tuning with synthetic anomalies for detection and reconstruction. A hybrid TCN-Transformer architecture (14.2M parameters) captures both local and long-range temporal dependencies, while hierarchical normalization handles six orders of magnitude in discharge. On held-out observations from 799 stations with 18 synthetic anomaly types grounded in USGS standards, HydroGEM achieves F1=0.792 for detection and 68.7% reconstruction error reduction, outperforming the strongest baseline by 36.3%. For cross-national validation on 100 Environment and Climate Change Canada stations using tolerant evaluation with a plus or minus 24-hour buffer, HydroGEM achieves Tolerant F1=0.70 with 90.1% segment-level event detection, demonstrating cross-national generalization. The model maintains consistent detection across correction magnitudes and aligns with operational seasonal patterns, with peak flagging during winter ice-affected periods matching hydrologists' correction behavior. Architectural separation between simplified training anomalies and complex test anomalies confirms that performance reflects learned hydrometric principles rather than pattern memorization.
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 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 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 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 ».