Mapping canopy cover for municipal forestry monitoring: Using free Landsat imagery and machine learning
Notice bibliographique
Résumé
Trees across the urban-rural continuum are recognized for their ecological importance and ecosystem services. Municipalities often utilize spatial canopy cover data for monitoring this resource. Monitoring frameworks typically rely on fine-scale maps derived from very high spatial resolution sensors, which are high quality but expensive and unwieldy for consistent wide-area monitoring. In this paper, we explore how free Landsat imagery, supported by very high-resolution imagery interpretation and/or digital hemispherical photographs, can be used to effectively map canopy cover at a scale appropriate for municipal monitoring. We compare linear models and random forest machine learning for predicting canopy cover across a landscape (general) and within specific land covers (specialized). We create 2018 canopy cover maps and track progress towards forestry objectives in a region of southern Ontario, Canada. Random forest models using all reference data perform best for general use (R 2 : 0.90, RMSE: 10.1 %), separating non-canopy vegetation (e.g., agricultural fields) from tree canopy. Specialized models are useful in forest land cover patches, where hemispherical photographs relate with Landsat at a moderate strength (R 2 : 0.67, RMSE: 2.73 %), and in residential areas, capturing the totality of canopy cover variation (R 2 : 0.85, RMSE: 5.66 %). Accuracy was assessed with standard cross-validation, which is useful given limited resources. However, following best practice, an independent reference sample was also leveraged to assess the best general model (R 2 : 0.86, RMSE: 11.4 %), indicating that cross-validation was slightly overoptimistic. Results show that Caledon, a rural-dominant municipality within the study area, is the greenest (34 % canopy cover). The two cities (Brampton and Mississauga) have 15.9 % and 17.5 % canopy cover. Residential canopy criteria indicate “Good” performance in Caledon, “Moderate” in Mississauga, and “Low” in Brampton based on our 2018 assessment. The methods described here can provide municipalities with a low-cost approach for tree canopy monitoring across complex landscapes. The data used for this paper are available at: https://zenodo.org/records/12549244 . The code created for this paper are available at: https://github.com/ZZMitch/PredictTreeCC_Landsat_1972to2020 .
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 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 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| 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 ».