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Enregistrement W4413306939 · doi:10.1080/07038992.2025.2532528

Self-Supervised Deep Learning for Urban Land Cover Classification from Very High Resolution Imagery

2025· article· en· W4413306939 sur OpenAlexaffvenueabout
Kaushik Roy, Saeid Homayouni, Ying Zhang

Notice bibliographique

RevueCanadian Journal of Remote Sensing · 2025
Typearticle
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueRemote-Sensing Image Classification
Établissements canadiensNatural Sciences and Engineering Research Council of CanadaInstitut National de la Recherche Scientifique
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésLand coverGeographySatellite imageryRemote sensingAerial imageryCartographyCover (algebra)High resolutionDeep learningLand useArtificial intelligencePhysical geographyComputer scienceEcologyEngineeringBiology

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Accurate mapping of land cover and land use at very high spatial resolution (VHR) is crucial for studying urban development and human-environment interactions. Deep learning techniques, particularly semantic segmentation models, have emerged as powerful tools for this task. However, their widespread application is hindered by the substantial demand for annotated VHR datasets. Existing studies have primarily employed low- to medium-resolution imagery and a few bands, which limits their downstream applicability. To our knowledge, this is the first attempt to study urban areas in Canada at such spatial resolution using self-supervised deep learning techniques. The objective of this study is to classify Worldview 3 multispectral imagery into eight urban land cover categories. The primary challenges are preparing analysis-ready data, addressing class imbalance, and having a limited amount of labelled data. To address these challenges, we introduce an innovative deep learning framework designed to enhance spectral-spatial consistency while leveraging the wealth of available unlabelled data for more effective learning and easily applying pre-trained representations to downstream tasks. We perform super-resolution using deep learning pansharpening, then latent feature extraction without labels and knowledge distillation using a small amount of labelled data. The proposed workflow is applied to Worldview 3 imagery patches of size 256 x 256 at a 1m spatial resolution. The methodology was applied to two UNet variants: a simple UNet and an attention-gated UNet with a ResNet-50 encoder. The results show that while the simple UNet could not adequately capture the complexity of the data, unlike the complex model. Self-supervised pretraining improved the overall accuracy (OA) of the prediction in both cases. For simple UNet, the accuracy was improved from 69% to 74%, and for complex UNet, the OA improved from 80% to 88%. In conclusion, we demonstrate the effectiveness of multi-view self-supervised semantic segmentation on multispectral Worldview 3 images, creating a land cover product for future research. The code for the proposed architecture is publicly available at https://github.com/kaushikCanada/landcover-ssl.

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)0,001
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: Méthodes · Signal consensuel: Méthodes
Score de désaccord entre enseignants0,010
Score d'incertitude au seuil0,020

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

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

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 Opus0,013
Tête enseignante GPT0,208
Écart entre enseignants0,196 · 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
GenreMéthodes

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
Publié2025
Routes d'admission3
Résumé présentoui

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