Comparing Deep Neural Networks, Ensemble Classifiers, and Support Vector Machine Algorithms for Object-Based Urban Land Use/Land Cover Classification
Notice bibliographique
Résumé
With the advent of high-spatial resolution (HSR) satellite imagery, urban land use/land cover (LULC) mapping has become one of the most popular applications in remote sensing. Due to the importance of context information (e.g., size/shape/texture) for classifying urban LULC features, Geographic Object-Based Image Analysis (GEOBIA) techniques are commonly employed for mapping urban areas. Regardless of adopting a pixel- or object-based framework, the selection of a suitable classifier is of critical importance for urban mapping. The popularity of deep learning (DL) (or deep neural networks (DNNs)) for image classification has recently skyrocketed, but it is still arguable if, or to what extent, DL methods can outperform other state-of-the art ensemble and/or Support Vector Machines (SVM) algorithms in the context of urban LULC classification using GEOBIA. In this study, we carried out an experimental comparison among different architectures of DNNs (i.e., regular deep multilayer perceptron (MLP), regular autoencoder (RAE), sparse, autoencoder (SAE), variational autoencoder (AE), convolutional neural networks (CNN)), common ensemble algorithms (Random Forests (RF), Bagging Trees (BT), Gradient Boosting Trees (GB), and Extreme Gradient Boosting (XGB)), and SVM to investigate their potential for urban mapping using a GEOBIA approach. We tested the classifiers on two RS images (with spatial resolutions of 30 cm and 50 cm). Based on our experiments, we drew three main conclusions: First, we found that the MLP model was the most accurate classifier. Second, unsupervised pretraining with the use of autoencoders led to no improvement in the classification result. In addition, the small difference in the classification accuracies of MLP from those of other models like SVM, GB, and XGB classifiers demonstrated that other state-of-the-art machine learning classifiers are still versatile enough to handle mapping of complex landscapes. Finally, the experiments showed that the integration of CNN and GEOBIA could not lead to more accurate results than the other classifiers applied.
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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 | 0,006 | 0,010 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,002 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,002 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,002 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,003 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
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.
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 ».