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Enregistrement W7043764702

Towards an improved understanding of the importance hydrologically diverse data for training flood forecasting models

2024· other· en· W7043764702 sur OpenAlexaboutno aff

Notice bibliographique

RevueYork University Digital Library (York University) · 2024
Typeother
Langueen
Domaine
Thématique
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésFlood mythFlood forecastingEquifinalityExploitTraining (meteorology)Climate changeNoticeFlood warning
DOInon disponible

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Floods constitute a major threat to populations and infrastructure. Flood frequency and severity are projected to increase due to factors such as climate change and urbanisation. Flood early warning systems (FEWS), which rely on models that predict streamflow, provide relevant groups (e.g., transportation authorities, police, schools, etc.) with advance notice of flood risk, allowing them to respond early and minimise flood damage. However, Canada has inadequate flood forecasting infrastructure and lacks a national system. To address the projected flood risk, there is a crucial need to improve modelling capabilities in Canadian watersheds. The following manuscript-based dissertation presents a series of case studies that propose methodological improvements to hydrological modelling frameworks, focusing on the selection of training data for flood forecasting studies. The studies also demonstrate applications of machine learning (ML) to improve model accuracy and reliability. These studies span a wide range of spatiotemporal conditions, ranging from forecasting flash-flooding at sub-hourly frequencies in small urban watersheds, to nationwide, multi-day forecasts. Each of the four studies exploits the benefits of hydrologically diverse training data for improving model performance as FEWS. The first manuscript introduces a novel ensemble model framework for traditional, physics-based urban stormwater models. The method leverages the concept of equifinality to generate ensembles with diverse parameter value estimates, which are shown to outperform traditionally calibrated models. The second and third manuscripts evaluate pure ML-based ensembles. The second manuscript simplifies flood forecasting by framing it as a binary problem. The Synthetic Minority Oversampling TEchnique (SMOTE) algorithm is applied to increase the proportion of flood samples in the dataset, which is shown to improve flood forecast accuracy at the expense of an increased number of false positives. Next, three ensemble algorithms and five classifiers are systematically compared; extreme learning machines (ELMs) and support vector machines (SVMs) are found to be the strongest classifiers. The third manuscript proposes an improvement to popular ensemble algorithms, which consists of embedding synthetic oversampling within the ensemble loop, to increase the covariance of ensemble member predictions. The fourth manuscript evaluates a novel cluster-based training data selection framework for regionally trained deep learning models. The method is used to show how data from hydrologically dissimilar basins is more useful to improving performance in a target basin, compared to data from the target basin itself, or proximal basins. Collectively, the results of these studies advance techniques for achieving improvements in model performance, especially during high streamflow conditions, which are most important to flood warning systems.

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)0,011
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,054
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: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,011
Score d'incertitude au seuil0,060

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0110,054
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0010,001
Communication savante0,0040,006
Science ouverte0,0020,002
Intégrité de la recherche0,0020,005
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 Opus0,158
Tête enseignante GPT0,221
Écart entre enseignants0,064 · 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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