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Enregistrement W7019778700

Ice detection for small lakes with satellite imagery and machine learning

2024· other· en· W7019778700 sur OpenAlexaboutno aff

Notice bibliographique

RevueAaltodoc (Aalto University) · 2024
Typeother
Langueen
Domaine
Thématique
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésSatellite imagerySynthetic aperture radarSatelliteEarth observationConvolutional neural networkSupport vector machineSea iceRadar imaging
DOInon disponible

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

The role of satellite imagery in the continuous surface classification of the Earth has grown rapidly through the start of the 21st century. Advancements in machine learning and satellite imaging technology have facilitated the realisation of automated ice cover detection. Whilst sea ice detection has garnered great interest from researchers, the detection of lake ice has amassed considerably less focus. Specifically, few studies have evaluated ice detection methods for small lakes, which, albeit less prominent than larger water bodies, possess environmental and economic significance. This bachelor's thesis compares combinations of prevalent satellite imagery technologies and machine learning methods to find the optimal combination for small-lake ice detection. To discern the prevalent machine learning methods and imaging technologies, the trends and results of previous ice detection studies were explored. Synthetic aperture radar (SAR) and multispectral imaging (MSI) were identified as the two major imaging technologies applied to ice detection. For the machine learning methods, support vector machines (SVMs) and convolutional neural networks (CNNs) were found to be widely employed for ice detection research. The open availability and resolution of the SAR and MSI data provided by the Sentinel-1 and Sentinel-2 pairs of satellites led to their selection as the data source for an ice detection experiment detailed in this thesis. The experiment was performed by constructing several machine learning models for each combination of the chosen satellite imagery technologies and machine learning methods. The models were trained and initially assessed on data from two Canadian lakes. The global applicability of the models was then evaluated with a test set of images from lakes, which were not sources for the training set. The results of the experiment showed a significant difference in water-ice classification performance between the SAR and MSI models. Perfect validation accuracies were achieved with the MSI models, while the highest validation accuracy reached with a SAR model was 89.29%. For the test set, a CNN trained with MSI data attained the highest accuracy of 98.57%. The most accurate classification performance for SAR models was acquired with an SVM model, which managed a 73.20% accuracy. While the models trained on SAR data were only qualified for local indicative ice predictions, the test results suggest the CNN trained on MSI data to be globally applicable for small-lake ice detection.

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 enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,002
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,096
Score d'incertitude au seuil0,191

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,002
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0010,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0000,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

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 Opus0,015
Tête enseignante GPT0,192
Écart entre enseignants0,176 · 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 source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
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

Citations0
Publié2024
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Résumé présentoui

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