Multi-Tier Land Use and Land Cover Mapping Framework and Its Application in Urbanization Analysis in Three African Countries
Notice bibliographique
Résumé
The population of Africa is expected to rise to 2.5 billion by 2050, with more than 80% of this increase concentrated in cities. Africa’s anticipated population growth has serious implications for urban resource utilization and management, necessitating multi-level monitoring efforts that can inform planning and decision-making. Commonly, broad extent (e.g., country level) urban change analyses only examine a homogenous “developed” or “built-up” area, which may not capture patterns influenced by the heterogeneity of landscape features within urban areas. Contrarily, studies examining landscape heterogeneity at a finer resolution are typically limited in spatial extent (e.g., single city level). The goal of this study was to develop and test a hierarchical integrated mapping framework using globally available Earth Observation data (e.g., Landsat, Sentinel-2, Sentinel-1, and nightlight imagery) and accessible methodologies to produce national-level land use (LU) and urban-level land cover (LC) map products which may support a range of global and local monitoring and planning initiatives. We test our multi-tier methodology across three rapidly urbanizing African countries for the 2016–2020 period: Ethiopia, Nigeria, and South Africa. The initial output of our methodology includes annual national land use maps (Tier 1) for the purpose of delineating the dynamic boundaries of individual urban areas and monitoring national LU change. To complement Tier 1 LU maps, we detailed urban heterogeneity through LC classifications within urban areas (Tier 2) delineated using Tier 1 LU maps. Based on country-optimized sets of selected features that leverage spatial/texture and temporal dimensions of available data, we obtained an overall map accuracy of between 65 and 80% for Tier 1 maps and between 60 and 80% for Tier 2 maps, dependent on the evaluation country, although with consistent performance across study years providing a solid foundation for monitoring changes. We demonstrate the potential applications for our products through various analyses, including urbanization-driven LU change, and examine LC urban patterns across the three African study countries. While our findings allude to general differences in urban patterns across national scales, further analyses are needed to better understand the complex drivers behind urban LC configurations and their change patterns across different countries, city sizes, and rates of urbanization. Our multi-tier mapping framework is a viable strategy for producing harmonious, multi-level LULC products in developing countries using publicly available data and methodologies, which can serve as a basis for a wide range of informative and insightful monitoring analyses.
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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 | 0,002 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,003 | 0,004 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,002 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,002 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| 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 ».