虽然年度作物旋转在农业优化起到至关重要的作用,但它们主要忽略了自动作物类型的映射。在本文中,我们利用了增加的注释卫星数据的数量,提出了一个同时的第一个深度学习方法建模包裹分类的年间和中内农业动态。除了简单的培训调整之外,我们的模型提供了超过6.3 miou指针的改善,这些作物分类最先进。此外,我们释放了具有超过300,000个注释的包裹的第一个大型多年农业数据集。
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前所未有的访问多时间卫星图像,为各种地球观察任务开辟了新的视角。其中,农业包裹的像素精确的Panoptic分割具有重大的经济和环境影响。虽然研究人员对单张图像进行了探索了这个问题,但我们争辩说,随着图像的时间序列更好地寻址作物候选的复杂时间模式。在本文中,我们介绍了卫星图像时间序列(坐着)的Panoptic分割的第一端到端,单级方法(坐姿)。该模块可以与我们的新型图像序列编码网络相结合,依赖于时间自我关注,以提取丰富和自适应的多尺度时空特征。我们还介绍了Pastis,第一个开放式访问坐在Panoptic注释的数据集。我们展示了对多个竞争架构的语义细分的编码器的优越性,并建立了坐在的第一封Panoptic细分状态。我们的实施和痛苦是公开的。
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光学和雷达卫星时间序列是协同的:光学图像包含丰富的光谱信息,而C波段雷达捕获有用的几何信息,并且对云盖免疫。由于近期基于时间关注的方法的成功跨多种裁剪映射任务,我们建议调查这些模型如何适应多种方式运行。我们实施和评估多种融合方案,包括新颖的方法和对培训程序的简单调整,显着提高性能和效率几乎没有增加复杂性。我们表明大多数融合方案具有优势和缺点,使其与特定设置相关。然后,我们跨多个任务评估多模式的好处:宗地分类,基于像素的分割和Panoptic Parcel分段。我们表明,通过利用光学和雷达时间序列,基于多模式的时间关注的模型可以在性能和弹性方面偶尔将单片式模型到云覆盖。为了进行这些实验,我们使用空间对齐的雷达图像时间序列增强肉饼数据集。生成的数据集,Pastis-R,构成了具有语义和实例注释的第一个大规模,多模式和开放式卫星时间序列数据集。
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Remote sensing satellites capture the cyclic dynamics of our Planet in regular time intervals recorded in satellite time series data. End-to-end trained deep learning models use this time series data to make predictions at a large scale, for instance, to produce up-to-date crop cover maps. Most time series classification approaches focus on the accuracy of predictions. However, the earliness of the prediction is also of great importance since coming to an early decision can make a crucial difference in time-sensitive applications. In this work, we present an End-to-End Learned Early Classification of Time Series (ELECTS) model that estimates a classification score and a probability of whether sufficient data has been observed to come to an early and still accurate decision. ELECTS is modular: any deep time series classification model can adopt the ELECTS conceptual idea by adding a second prediction head that outputs a probability of stopping the classification. The ELECTS loss function then optimizes the overall model on a balanced objective of earliness and accuracy. Our experiments on four crop classification datasets from Europe and Africa show that ELECTS allows reaching state-of-the-art accuracy while reducing the quantity of data massively to be downloaded, stored, and processed. The source code is available at https://github.com/marccoru/elects.
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对联合国可持续发展目标的进展(SDGS)因关键环境和社会经济指标缺乏数据而受到阻碍,其中历史上有稀疏时间和空间覆盖率的地面调查。机器学习的最新进展使得可以利用丰富,频繁更新和全球可用的数据,例如卫星或社交媒体,以向SDGS提供洞察力。尽管有希望的早期结果,但到目前为止使用此类SDG测量数据的方法在很大程度上在不同的数据集或使用不一致的评估指标上进行了评估,使得难以理解的性能是改善,并且额外研究将是最丰富的。此外,处理卫星和地面调查数据需要域知识,其中许多机器学习群落缺乏。在本文中,我们介绍了3个SDG的3个基准任务的集合,包括与经济发展,农业,健康,教育,水和卫生,气候行动和陆地生命相关的任务。 15个任务中的11个数据集首次公开发布。我们为Acceptandbench的目标是(1)降低机器学习界的进入的障碍,以促进衡量和实现SDGS; (2)提供标准基准,用于评估各种SDG的任务的机器学习模型; (3)鼓励开发新颖的机器学习方法,改进的模型性能促进了对SDG的进展。
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准确,详细且及时的作物类型映射对于机构来说是一个非常有价值的信息,以便根据公民的需求制定更准确的政策。在过去的十年中,可用数据的数量急剧增加,无论是来自遥感(使用哥白尼前哨2数据)还是直接来自农民(多年来提供现场作物信息以及有关作物轮作的信息)。然而,大多数研究仅限于使用一种模态(遥感数据或作物旋转),并且切勿将地球观测数据与诸如农作物旋转之类的领域知识融合在一起。此外,当他们使用地球观测数据时,它们主要将其限制为一年的数据,而没有考虑到过去几年。在这种情况下,我们建议通过使用层次深度学习算法来解决土地使用和作物类型分类任务,以诸如语言模型(例如语言模型),诸如语音信号之类的卫星信号并将作物分布作为语言模型进行建模并将其他上下文向量。与具有显着性能的经典方法相比,我们获得了非常有希望的结果,在28级设置(.948)中的精度增加了5.1点,而Micro-F1则在10级设置(.887)中提高了9.6分(.887)。专家选择的一系列利益。我们最终提出了一种数据启发技术,以使该模型能够在季节结束前对农作物进行分类,该技术在多模式的环境中效果很好。
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以知情方式监测和管理地球林是解决生物多样性损失和气候变化等挑战的重要要求。虽然森林评估的传统或空中运动提供了在区域一级分析的准确数据,但将其扩展到整个国家,以外的高度分辨率几乎不可能。在这项工作中,我们提出了一种贝叶斯深度学习方法,以10米的分辨率为全国范围的森林结构变量,使用自由可用的卫星图像作为输入。我们的方法将Sentinel-2光学图像和Sentinel-1合成孔径雷达图像共同变换为五种不同的森林结构变量的地图:95th高度百分位,平均高度,密度,基尼系数和分数盖。我们从挪威的41个机载激光扫描任务中培训和测试我们的模型,并证明它能够概括取消测试区域,从而达到11%和15%之间的归一化平均值误差,具体取决于变量。我们的工作也是第一个提出贝叶斯深度学习方法的工作,以预测具有良好校准的不确定性估计的森林结构变量。这些提高了模型的可信度及其适用于需要可靠的信心估计的下游任务,例如知情决策。我们提出了一组广泛的实验,以验证预测地图的准确性以及预测的不确定性的质量。为了展示可扩展性,我们为五个森林结构变量提供挪威地图。
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作物现场边界有助于映射作物类型,预测产量,并向农民提供现场级分析。近年来,已经看到深深学习的成功应用于划定工业农业系统中的现场边界,但由于(1)需要高分辨率卫星图像的小型字段来解除界限和(2)缺乏(2)缺乏用于模型培训和验证的地面标签。在这项工作中,我们结合了转移学习和弱监督来克服这些挑战,我们展示了在印度的成功方法,我们有效地产生了10,000个新的场地标签。我们最好的型号使用1.5亿分辨率的空中客车现货图像作为投入,预先列进法国界限的最先进的神经网络,以及印度标签上的微调,以实现0.86的联盟(iou)中位数交叉口在印度。如果使用4.8M分辨率的行星扫描图像,最好的模型可以实现0.72的中位数。实验还表明,法国的预训练减少了所需的印度现场标签的数量,以便在数据集较小时尽可能多地实现给定的性能水平。这些发现表明我们的方法是划定当前缺乏现场边界数据集的世界区域中的裁剪领域的可扩展方法。我们公开发布了10,000个标签和描绘模型,以方便社区创建现场边界地图和新方法。
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Crop type maps are critical for tracking agricultural land use and estimating crop production. Remote sensing has proven an efficient and reliable tool for creating these maps in regions with abundant ground labels for model training, yet these labels remain difficult to obtain in many regions and years. NASA's Global Ecosystem Dynamics Investigation (GEDI) spaceborne lidar instrument, originally designed for forest monitoring, has shown promise for distinguishing tall and short crops. In the current study, we leverage GEDI to develop wall-to-wall maps of short vs tall crops on a global scale at 10 m resolution for 2019-2021. Specifically, we show that (1) GEDI returns can reliably be classified into tall and short crops after removing shots with extreme view angles or topographic slope, (2) the frequency of tall crops over time can be used to identify months when tall crops are at their peak height, and (3) GEDI shots in these months can then be used to train random forest models that use Sentinel-2 time series to accurately predict short vs. tall crops. Independent reference data from around the world are then used to evaluate these GEDI-S2 maps. We find that GEDI-S2 performed nearly as well as models trained on thousands of local reference training points, with accuracies of at least 87% and often above 90% throughout the Americas, Europe, and East Asia. Systematic underestimation of tall crop area was observed in regions where crops frequently exhibit low biomass, namely Africa and South Asia, and further work is needed in these systems. Although the GEDI-S2 approach only differentiates tall from short crops, in many landscapes this distinction goes a long way toward mapping the main individual crop types. The combination of GEDI and Sentinel-2 thus presents a very promising path towards global crop mapping with minimal reliance on ground data.
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The International Workshop on Reading Music Systems (WoRMS) is a workshop that tries to connect researchers who develop systems for reading music, such as in the field of Optical Music Recognition, with other researchers and practitioners that could benefit from such systems, like librarians or musicologists. The relevant topics of interest for the workshop include, but are not limited to: Music reading systems; Optical music recognition; Datasets and performance evaluation; Image processing on music scores; Writer identification; Authoring, editing, storing and presentation systems for music scores; Multi-modal systems; Novel input-methods for music to produce written music; Web-based Music Information Retrieval services; Applications and projects; Use-cases related to written music. These are the proceedings of the 3rd International Workshop on Reading Music Systems, held in Alicante on the 23rd of July 2021.
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大规模的农作物类型分类是遥感工作的核心,具有经济和生态重要性的应用。当前的最新深度学习方法基于自我注意事项,并使用卫星图像时间序列(SITS)根据其独特的生长模式来区分作物类型。但是,现有方法概括地概括了训练期间未见的区域,这主要是因为由于气候变化而导致生长季节的时间变化不健全。为此,我们建议针对基于注意的农作物分类器的热位置编码(TPE)。与以前的位置编码基于日历时间(例如年度)不同,TPE是基于热时间,这是通过在整个生长季节积累每日平均温度来获得的。由于农作物的生长与热时间直接相关,但与日历时间无关,因此TPE解决了不同区域之间的时间变化以改善概括。我们提出了多种TPE策略,包括可学习的方法,以进一步改善与常见的固定位置编码相比。我们证明了我们在四个不同欧洲地区的农作物分类任务上的方法,在那里我们获得了最新的概括结果。
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集中的动物饲养业务(CAFOS)对空气,水和公共卫生构成严重风险,但已被证明挑战规范。美国政府问责办公室注意到基本挑战是缺乏关于咖啡馆的全面的位置信息。我们使用美国农业部的国家农产病程(Naip)1M / Pixel Acial Imagerery来检测美国大陆的家禽咖啡馆。我们培养卷积神经网络(CNN)模型来识别单个家禽谷仓,并将最佳表现模型应用于超过42 TB的图像,以创建家禽咖啡座的第一个国家开源数据集。我们验证了来自加利福尼亚州的10个手标县的家禽咖啡馆设施的模型预测,并证明这种方法具有填补环境监测中差距的显着潜力。
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消耗的湖冰是气候变化指标,就像海平面上升或冰川静修一样。监测冰冰物候(LIP)是有用的,因为长期冻结和融化模式充当了哨兵,以了解区域和全球气候变化。我们报告了一项针对瑞士奥伯伦加丁地区的研究,那里有几个中小型山区湖泊。我们从光学卫星图像中观察到唇部事件,例如冻结,分手和冰盖持续时间(2000-2020)。我们通过对这些高山湖泊的湖泊冰层估算有监督的机器学习的空间分辨图来分析MODIS图像的时间序列。为了训练分类器,我们依靠基于网络摄像头图像手动注释的参考数据。从冰图中,我们得出了长期的唇部趋势。由于网络摄像头数据仅适用于两个冬季,因此我们与操作MODIS和VIIRS SNOW PRODUCTS进行了交叉检查结果。我们发现,对于湖泊和西瓦普拉纳(Lakes Sils)和Silvaplana,每年的完全冻结持续时间为-0.76和-0.89天。此外,我们观察到唇部趋势与在附近气象站测得的气候数据的合理相关性。我们注意到,平均冬季空气温度与冻结持续时间和分手事件以及与冻结事件的正相关性具有负相关性。此外,我们观察到在冬季,阳光与冻结持续时间和分手事件之间存在很强的负相关性。
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Cashews are grown by over 3 million smallholders in more than 40 countries worldwide as a principal source of income. As the third largest cashew producer in Africa, Benin has nearly 200,000 smallholder cashew growers contributing 15% of the country's national export earnings. However, a lack of information on where and how cashew trees grow across the country hinders decision-making that could support increased cashew production and poverty alleviation. By leveraging 2.4-m Planet Basemaps and 0.5-m aerial imagery, newly developed deep learning algorithms, and large-scale ground truth datasets, we successfully produced the first national map of cashew in Benin and characterized the expansion of cashew plantations between 2015 and 2021. In particular, we developed a SpatioTemporal Classification with Attention (STCA) model to map the distribution of cashew plantations, which can fully capture texture information from discriminative time steps during a growing season. We further developed a Clustering Augmented Self-supervised Temporal Classification (CASTC) model to distinguish high-density versus low-density cashew plantations by automatic feature extraction and optimized clustering. Results show that the STCA model has an overall accuracy of 80% and the CASTC model achieved an overall accuracy of 77.9%. We found that the cashew area in Benin has doubled from 2015 to 2021 with 60% of new plantation development coming from cropland or fallow land, while encroachment of cashew plantations into protected areas has increased by 70%. Only half of cashew plantations were high-density in 2021, suggesting high potential for intensification. Our study illustrates the power of combining high-resolution remote sensing imagery and state-of-the-art deep learning algorithms to better understand tree crops in the heterogeneous smallholder landscape.
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该卷包含来自机器学习挑战的选定贡献“发现玛雅人的奥秘”,该挑战在欧洲机器学习和数据库中知识发现的欧洲挑战赛曲目(ECML PKDD 2021)中提出。遥感大大加速了古代玛雅人森林地区的传统考古景观调查。典型的探索和发现尝试,除了关注整个古老的城市外,还集中在单个建筑物和结构上。最近,已经成功地尝试了使用机器学习来识别古代玛雅人定居点。这些尝试虽然相关,但却集中在狭窄的区域上,并依靠高质量的空中激光扫描(ALS)数据,该数据仅涵盖古代玛雅人曾经定居的地区的一小部分。另一方面,由欧洲航天局(ESA)哨兵任务制作的卫星图像数据很丰富,更重要的是公开。旨在通过执行不同类型的卫星图像(Sentinel-1和Sentinel-2和ALS)的集成图像细分来定位和识别古老的Maya架构(建筑物,Aguadas和平台)的“发现和识别古代玛雅体系结构(建筑物,Aguadas和平台)的挑战的“发现和识别古老的玛雅体系结构(建筑物,阿吉达斯和平台)的“发现玛雅的奥秘”的挑战, (LIDAR)数据。
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通过卫星摄像机获取关于地球表面的大面积的信息使我们能够看到远远超过我们在地面上看到的更多。这有助于我们在检测和监测土地使用模式,大气条件,森林覆盖和许多非上市方面的地区的物理特征。所获得的图像不仅跟踪连续的自然现象,而且对解决严重森林砍伐的全球挑战也至关重要。其中亚马逊盆地每年占最大份额。适当的数据分析将有助于利用可持续健康的氛围来限制对生态系统和生物多样性的不利影响。本报告旨在通过不同的机器学习和优越的深度学习模型用大气和各种陆地覆盖或土地使用亚马逊雨林的卫星图像芯片。评估是基于F2度量完成的,而用于损耗函数,我们都有S形跨熵以及Softmax交叉熵。在使用预先训练的ImageNet架构中仅提取功能之后,图像被间接馈送到机器学习分类器。鉴于深度学习模型,通过传输学习使用微调Imagenet预训练模型的集合。到目前为止,我们的最佳分数与F2度量为0.927。
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小型太阳能光伏(PV)阵列中电网的有效集成计划需要访问高质量的数据:单个太阳能PV阵列的位置和功率容量。不幸的是,不存在小型太阳能光伏的国家数据库。那些确实有限的空间分辨率,通常汇总到州或国家一级。尽管已经发布了几种有希望的太阳能光伏检测方法,但根据研究,研究这些模型的性能通常是高度异质的。这些方法对能源评估的实际应用的比较变得具有挑战性,可能意味着报告的绩效评估过于乐观。异质性有多种形式,我们在这项工作中探讨了每种形式:空间聚集的水平,地面真理的验证,培训和验证数据集的不一致以及培训的位置和传感器的多样性程度和验证数据始发。对于每个人,我们都会讨论文献中的新兴实践,以解决它们或暗示未来研究的方向。作为调查的一部分,我们评估了两个大区域的太阳PV识别性能。我们的发现表明,由于验证过程中的共同局限性,从卫星图像对太阳PV自动识别的传统绩效评估可能是乐观的。这项工作的收获旨在为能源研究人员和专业人员提供自动太阳能光伏评估技术的大规模实用应用。
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太阳能现在是历史上最便宜的电力形式。不幸的是,由于其变异性,显着提高栅格的太阳能的一部分仍然具有挑战性,这使得电力的供需平衡更加困难。虽然热发电机坡度 - 它们可以改变输出的最高速率 - 是有限的,太阳能的坡度基本上是无限的。因此,准确的近期太阳能预测或垂圈,对于提供预警来调整热发电机输出,以响应于太阳能变化来调整热发电机,以确保平衡供需。为了解决问题,本文开发了使用自我监督学习的丰富和易于使用的多光谱卫星数据的太阳能垂圈的一般模型。具体而言,我们使用卷积神经网络(CNN)和长短期内存网络(LSTM)开发深度自动回归模型,这些模型在多个位置训练全球培训,以预测最近推出的最近收集的时空数据的未来观察-R系列卫星。我们的模型估计了基于卫星观测的未来的太阳辐照度,我们向较小的场地特定的太阳能数据培训的回归模型提供,以提供近期太阳能光伏(PV)预测,其考虑了现场特征的特征。我们评估了我们在25个太阳能场所的不同覆盖区域和预测视野的方法,并表明我们的方法利用地面真理观察结果产生靠近模型的错误。
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在本文中,我们提出了一种基于对比学习的完全监督的预培训方案,特别针对密集的分类任务。所提出的上下文 - 自我对比损失(CSCL)了解嵌入空间,通过在训练样本中的每个位置与其本地上下文之间使用相似性度量来弹出语义边界。对于从卫星图像时间序列(坐)的作物类型语义分割我们在宗地边界中发现性能是一个关键的瓶颈,并解释CSCL如何解决该问题的潜在原因,从而提高本任务中的最先进的性能。此外,我们使用来自Sentinel-2(S2)卫星任务的图像,我们编写了我们的知识,坐在裁剪类型和包裹身份密集地注释的数据集,我们将与数据生成管道一起公开使用。使用我们发现CSCL的数据,即使具有最小的预训练,以改善所有相应的基线,并且在超级分辨率下提出语义分割的过程,以获得更粒度的茶几。下载数据的代码和说明可以在https://github.com/michaeltrs/deepsatmodels中找到。
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Climate change is expected to intensify and increase extreme events in the weather cycle. Since this has a significant impact on various sectors of our life, recent works are concerned with identifying and predicting such extreme events from Earth observations. This paper proposes a 2D/3D two-branch convolutional neural network (CNN) for wildfire danger forecasting. To use a unified framework, previous approaches duplicate static variables along the time dimension and neglect the intrinsic differences between static and dynamic variables. Furthermore, most existing multi-branch architectures lose the interconnections between the branches during the feature learning stage. To address these issues, we propose a two-branch architecture with a Location-aware Adaptive Denormalization layer (LOADE). Using LOADE as a building block, we can modulate the dynamic features conditional on their geographical location. Thus, our approach considers feature properties as a unified yet compound 2D/3D model. Besides, we propose using an absolute temporal encoding for time-related forecasting problems. Our experimental results show a better performance of our approach than other baselines on the challenging FireCube dataset.
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