Distance Transform-Based Spatiotemporal Model for Approximating Missing NDVI from Satellite Data
Notice bibliographique
Résumé
One widely used method for analyzing vegetation growth from satellite imagery is the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), a key metric for assessing vegetation dynamics. NDVI varies not only spatially but also temporally, which is essential for analyzing vegetation health and growth patterns over time. High-resolution, cloud-free satellite images, particularly from publicly available sources like Sentinel, are ideal for this analysis. However, such images are not always available due to cloud and shadow contamination. To address this limitation, we propose a model that integrates both the temporal and spatial aspects of the data to approximate the missing or contaminated regions. In this method, we separately approximate NDVI using spatial and temporal components of the time-varying satellite data. Spatial approximation near the boundary of the missing data is expected to be more accurate, while temporal approximation becomes more reliable for regions further from the boundary. Therefore, we propose a model that leverages the distance transform to combine these two methods into a single, weighted model, which is more accurate than either method alone. We introduce a new decay function to control this transition. We evaluate our spatiotemporal model for approximating NDVI across 16 farm fields in Western Canada from 2018 to 2023. We empirically determined the best parameters for the decay function and distance-transform-based model. The results show a significant improvement compared to using only spatial or temporal approximations alone (up to a 263% improvement as measured by RMSE relative to the baseline). Furthermore, our model demonstrates a notable improvement compared to simple combination (up to 51% improvement as measured by RMSE) and Spatiotemporal Kriging (up to 28% improvement as measured by RMSE). Finally, we apply our spatiotemporal model in a case study related to improving the specification of the peak green day for numerous fields.
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 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 | 0,001 | 0,005 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,003 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| 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 ».