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Enregistrement W4322010927 · doi:10.5194/egusphere-egu23-10091

Convolutional Neural Networks Regression Model with Uncertainty Estimates to predict GEDI Canopy height at 30m resolution using multisource SAR and optical observations

2023· preprint· en· W4322010927 sur OpenAlexaffabout
José David Bermúdez Castro, Shuhong Qin, Camile Söthe, Alemu Gonsamo

Notice bibliographique

Revuenon disponible
Typepreprint
Langueen
DomaineEnvironmental Science
ThématiqueRemote Sensing and LiDAR Applications
Établissements canadiensMcMaster University
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésLidarRemote sensingFootprintCanopyImage resolutionEnvironmental scienceTemporal resolutionEarth observationComputer scienceGridTree canopyMeteorologyGeographySatelliteArtificial intelligenceGeodesyPhysics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Accurate estimates of forest aboveground biomass (AGB) are essential for assessing forest carbon stocks and their change over time to support policies for climate change mitigation, resource management, and biodiversity conservation. Among the methodologies to estimate AGB, those that include accurate forest canopy height (CH) information present better estimates due to the direct relationship between AGB and CH. Therefore, to cover large areas, Light Detection and Ranging (LiDAR) remote sensing technology is preferred because it can provide highly accurate and precise measurements of the distance from the ground to the top of the canopy. However, developing continuous acquisition campaigns using LiDAR technology at continental scales at high-spatial resolution is too expensive. The Global Ecosystem Dynamics Investigation (GEDI) offers a unique opportunity to overcome this challenge. The GEDI mission uses a laser instrument mounted on the International Space Station (ISS) to measure the distance from the ISS to the Earth’s surface with high accuracy and spatial resolution. However, GEDI does not provide a spatially continuous CH map. Instead, it captures 25 m spatial resolution footprint samples over the Earth’s surface following a sparse-grid-based sampling pattern between 51.6° N and 51.6° S. In this acquisition setup, the samples are spaced every 60 m in the along-track direction and 600 m in the across-track direction. To estimate CH for areas not covered by the sparse GEDI mission, we propose a non-linear mapping function using Convolutional Neural Networks with Uncertainty estimates (UCNNs) with input data from other satellites and output a continuous estimate of CH with a measure of uncertainty. Specifically, we use coregistered multitemporal data from Sentinel-1, Sentinel-2, and ALOS PALSAR. From Sentinel imagery, we use bimonthly composites each year from April-May, June-July, and August-September to capture the dynamics of the spectral and structural tree information in Canada. From ALOS PALSAR, we use the one-year composite, and from GEDI data, we use strong-beam samples from June to July from the corresponding year, while excluding all low-quality samples. Experiments were conducted for 2020 in the Province of Ontario, Canada, whose climate is considered continental, with temperatures ranging from humid in the south, with cold winters and warm summers, to sub-Arctic in the north. To avoid overfitting, we apply spatial cross-validation splitting the study region into five non-overlapping areas. The cumulative uncertainty histogram shows that 90% of samples present an uncertainty of CH less than 5 meters. These results are the first step towards spatially continuous mapping of canopy height using multitemporal and multisource satellite data, with implications for improving assessment of forest biomass estimation and carbon monitoring from space.

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: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,043
Score d'incertitude au seuil0,085

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

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

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 Opus0,053
Tête enseignante GPT0,274
Écart entre enseignants0,221 · 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

Citations1
Publié2023
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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