Validation of Simplified Level 2 Prototype Processor Sentinel-2 fraction of canopy cover, fraction of absorbed photosynthetically active radiation and leaf area index products over North American forests
Notice bibliographique
Résumé
Canopy biophysical variables such as the fraction of canopy cover (fCOVER), fraction of absorbed photosynthetically active radiation (fAPAR), and leaf area index (LAI) are widely used for ecosystem modelling and monitoring. The Sentinel-2 mission was designed for systematic global mapping of these variables at 20 m resolution using imagery from the MultiSpectral Instrument. The Simplified Level 2 Prototype Processor (SL2P) is available as a baseline mapping solution. Previous validation over limited sites indicates that SL2P generally satisfies user requirements for all three variables over crops, but underestimates LAI over forests. In this study, Sentinel-2 fAPAR, fCOVER, and LAI products, from SL2P, were validated over 281 sites representative of most North American forest ecozones and also compared to Moderate Resolution Imaging Spectrometer (MODIS) and Copernicus Global Land Service (CGLS) products. In addition to meeting the Committee on Earth Observation Satellites Stage 3 validation requirements for these areas, our study also explores the relationship between bias in SL2P products and canopy clumping and provides empirical bias correction functions for each variable. SL2P was implemented within the Landscape Evolution and Forecasting Toolbox in Google Earth Engine both for efficiency and due to bugs in the Sentinel Application Platform implementation. SL2P was found to underestimate LAI by 20% to 50% over forests with LAI > 2; in agreement with other studies and with comparisons to MODIS and CGLS products. SL2P bias for fCOVER and fAPAR transitions from ∼0.1 at low values to ∼ − 0.1 at high values. Precision error, at one standard deviation, was ∼0.5 for LAI and slightly less than ∼0.1 for fCOVER and fAPAR. Total uncertainty was dominated by bias for LAI and was slightly greater than precision error for fCOVER and fAPAR. Target user requirements were satisfied for 51% of LAI, 37% of fCOVER and 31% of fAPAR comparisons to in-situ measurements. For all variables, accuracy exhibited weak to moderate linear relationships to clumping (r2 ≤0.52), but scatter plots indicated larger negative LAI biases over northern latitude sites where canopies exhibited greater clumping. With the exception of evergreen broadleaf forests, empirical bias correction using in-situ data reduced accuracy error by 40% for fCOVER, 57% for fAPAR and, 92% for LAI and increased the agreement rate with uncertainty requirements by up to 8%. Users of SL2P LAI over forests are recommended to apply bias correction or consider recalibrating SL2P with spatially heterogenous radiative transfer model simulations.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi 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.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 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 tête enseignante, 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 ».