Snow Mapping from Passive Microwave Brightness Temperature and MODIS Snow Product with Machine learning Approaches
Notice bibliographique
Résumé
Snow cover is one of the cryosphere's most critical components, representing a vital geophysical variable for climate and hydrology. Monitoring snow cover in Arctic regions has gained increasing significance, particularly considering recent climate warming. Given the complex spatiotemporal variability, inconvenience of transportation, and the remote locations of many snow-covered areas, remote sensing emerges as an ideal technique for data collection to monitor snow cover across various spatiotemporal scales. \nIn contrast to optical remote sensing, passive microwave (PMW) and active microwave (AMW) satellite sensors remain unaffected by clouds and solar illumination, making them widely employed in snow detection. PMW observations have lower spatial resolution and high temporal resolution than AMW, which are suitable for large-scale snow mapping. Integrating optical data and PMW data can significantly enhance the quality of snow cover information. Various machine learning (ML) methods have been pivotal in environmental remote-sensing research in recent years. With the surge in Earth observation big data and the rapid advancements in ML techniques, an array of innovative methods has emerged to facilitate environmental monitoring on a global scale. Thus, a snow-monitoring method has been proposed based on multi-source remote sensing data and ML. The brightness temperature (Tb) data derived from the Advanced Microwave Scanning Radiometer E/2 (AMSR-E/2) Level 3 product and Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) snow product serves as the reference for snow cover area (SCA). This study predominantly selects Oct, Dec, Feb, and Apr from 2012 to 2022 as the study periods. The research uses three ML methods, Logistic Regression (LR), Random Forest (RF) and Support Vector Machine (SVM), for snow cover detection based on PMW and MODIS data in the Arctic. The overall accuracy (The ratio of correctly classified as snow plus correctly classified as non-snow points to the total number of points) of ML models in snow detection surpasses 80%, yet it exhibits regional and seasonal variations. Notably, distinctions in the distribution of MODIS snow and PMW snow become evident in two types of areas: regions where MODIS estimates exceed PMW and those where PMW estimates surpass MODIS. ML-based estimation significantly enhances the accuracy of snow monitoring in the latter category, reducing misclassifications and augmenting the precision of snow cover assessment. When comparing the ML-derived SCA, PMW-derived SCA, and MODIS-derived SCA with the snow depth dataset-derived SCA, the ML method exhibited the highest consistency
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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 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,002 |
| 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 | 0,001 | 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 ».