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Enregistrement W7106143417 · doi:10.20381/ruor-31526

Regional-Scale Permafrost Mapping by Scalable Machine Learning

2025· dissertation· en· W7106143417 sur OpenAlexaboutno aff

Notice bibliographique

RevueUniversity of Ottawa - Library · 2025
Typedissertation
Langueen
DomaineEarth and Planetary Sciences
ThématiqueClimate change and permafrost
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésPermafrostField (mathematics)Digital elevation modelScale (ratio)ScalabilityElevation (ballistics)

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

This thesis presents an integrated approach to mapping permafrost at high-resolution using scalable machine learning (ML) methods and is composed of two interrelated components. The first component is a research paper outlining the development and validation of a ML framework and model to predict permafrost presence and ice content across west‐central Yukon, Canada (Chapter 2). The second component is a published, open-source R package developed in support of the aforementioned permafrost prediction model (Appendix), created with the goal of facilitating future applications of ML techniques to spatial predictions of permafrost or other spatial phenomena with built in support for model optimization. In Chapter 2, permafrost distribution and relative ice content is modelled across west-central Yukon using as a training set a detailed field map of permafrost conditions across a proposed mine site (the Coffee Gold Project). Permafrost distribution was constructed using ML and a series of spatial predictors derived primarily from an open-access Canadian high-resolution (16 m) digital elevation model (e.g., elevation, slope, aspect, curvature, solar radiation). Using random forest (RF) classification, we predicted permafrost distribution across the training area with a balanced accuracy of approximately 0.86. We also validated the model's performance by accurately reproducing a permafrost distribution map produced at a second, 35 km distant mining project (Casino Mine Project) to a 73 % agreement. This high accuracy underscores the potential for ML to bridge the scale gap between detailed local field observations and broader regional permafrost mapping efforts and substantially improves upon the previously existing permafrost models over Yukon in terms of resolution and accuracy. Complementing the research paper, the SAiVE R package (Appendix) offers a robust, reproducible, and user-friendly tool to streamline the creation of optimized ML models predicting spatially dependent variables. The package streamlines tasks ranging from predictor variable extraction and spatial sampling, model training, testing, and comparison and selection, and (if desired) the extrapolation of predictions over extensive geographic areas. By integrating functionalities for hyperparameter tuning and variable importance ranking, SAiVE not only facilitates advanced spatial modelling for permafrost studies but also provides a flexible framework adaptable to other environmental applications. Together, these contributions offer a scalable solution for permafrost mapping that supports environmental management, infrastructure planning, and climate adaptation strategies in rapidly changing Arctic and sub-Arctic regions. I expect that the modelling approach presented here will lead to improved representations of permafrost in Yukon and beyond, with direct applications for research, hydrology, mining exploration, and infrastructure projects looking to extrapolate local permafrost measurements to broader scales.

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: Méthodes · Signal consensuel: Méthodes
Score de désaccord entre enseignants0,039
Score d'incertitude au seuil0,077

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,002
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,002
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0020,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,001

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.

Tête enseignante Opus0,015
Tête enseignante GPT0,184
Écart entre enseignants0,169 · 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
GenreMéthodes

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
Publié2025
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