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Enregistrement W4292265076 · doi:10.3389/fenvs.2022.914493

New techniques for old fires: Using deep learning to augment fire maps from the early satellite era

2022· article· en· W4292265076 sur OpenAlexaffabout
Rylan Boothman, Jeffrey A. Cardille

Notice bibliographique

RevueFrontiers in Environmental Science · 2022
Typearticle
Langueen
DomaineEnvironmental Science
ThématiqueFire effects on ecosystems
Établissements canadiensMcGill University
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésSatellite imageryRemote sensingLand coverDeep learningMultispectral imageMultispectral ScannerVegetation (pathology)Environmental scienceSatelliteEnvironmental resource managementDisturbance (geology)Forest ecologyConvolutional neural networkLand useEcosystemGeographyCartographyComputer scienceEcologyArtificial intelligenceGeology

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Disturbances such as fire play a critical role in forest ecosystems. However, anthropogenic fires can profoundly impact forests to the point of destabilizing ecosystems. In addition, fires have legacy effects on environments which may be observed in forests for decades after the fire is extinguished. Thus, understanding the extent of historic fires in a landscape is vital to understanding current forest structure and ecological processes (e.g., carbon sequestration capacity and provision of habitat) and, therefore, essential for informing land-management decisions. However, little work has been done to map forest fires pre 1980s due to the challenges of interpreting imagery from the 1970s-era Landsat Multispectral Scanner (MSS) platform. MSS imagery is distinguished from recent satellite missions through lower temporal, spatial, and spectral resolutions. Recent advances in image processing have brought the goal of high-quality MSS classifications within reach. In this study, we use deep learning, specifically UNet (a fully convolutional neural network (CNN)), to detect historic forest fires in MSS imagery for the forest-dominated regions of Quebec, Canada. While other studies have applied deep learning to present-day satellite data for land cover classification, hardly any work has specifically applied deep learning to MSS data for fire detection. We trained our UNet model on 206 MSS images that were labelled by applying thresholds to the Burned Area Index inside polygons drawn by the authors around burned areas. We then used the trained model to label burns in 5104 MSS images that were compiled to generate annual burned area maps. Our results identified (with a 95% confidence interval) 3503.95 ± 484.90 km 2 of burns not previously reported in any database; this represents a 35.30 ± 3.94% increase in the total known burned area across the forest-dominated regions of Quebec between 1973 and 1982.

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 distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Observationnel · Signal consensuel: Observationnel
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,396
Score d'incertitude au seuil0,953

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,001
Études des sciences et des technologies0,0010,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0000,000
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 Opus0,005
Tête enseignante GPT0,200
Écart entre enseignants0,194 · 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 tête enseignante, pas un consensus.

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

Citations5
Publié2022
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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