Synergetic use of sensors for soil moisture retrieval is attracting considerable interest due to the different advantages of different sensors. Active, passive, and optic data integration could be a comprehensive solution for exploiting the advantages of different sensors aimed at preparing soil moisture maps. Typically, pixel-based methods are used for multi-sensor fusion. Since, different applications need different scales of soil moisture maps, pixel-based approaches are limited for this purpose. Object-based image analysis employing an image object instead of a pixel could help us to meet this need. This paper proposes a segment-based image fusion framework to evaluate the possibility of preparing a multi-scale soil moisture map through integrated Sentinel-1, Sentinel-2, and Soil Moisture Active Passive (SMAP) data. The results confirmed that the proposed methodology was able to improve soil moisture estimation in different scales up to 20% better compared to pixel-based fusion approach.

我们开发了一个基于深度学习的卷积回归模型，该模型估计了土壤顶部〜5 cm中的体积土壤水分含量。输入预测因子包括Sentinel-1（活动雷达），Sentinel-2（光学图像）和SMAP（被动雷达），以及来自GLDAS的土壤格林和建模土壤水分领域的地球物理变量。该模型在2015年至2021年期间对全球约1300个原位传感器的数据进行了训练和评估，并获得了0.727的平均每传感器相关性为0.727，UBRMSE为0.054，可用于在名义上生产土壤水分图。320m分辨率。这些结果是针对不同位置的其他13个土壤水分厂进行基准测试的，并使用消融研究来识别重要的预测因子。

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。

In intensively managed forests in Europe, where forests are divided into stands of small size and may show heterogeneity within stands, a high spatial resolution (10 - 20 meters) is arguably needed to capture the differences in canopy height. In this work, we developed a deep learning model based on multi-stream remote sensing measurements to create a high-resolution canopy height map over the "Landes de Gascogne" forest in France, a large maritime pine plantation of 13,000 km$^2$ with flat terrain and intensive management. This area is characterized by even-aged and mono-specific stands, of a typical length of a few hundred meters, harvested every 35 to 50 years. Our deep learning U-Net model uses multi-band images from Sentinel-1 and Sentinel-2 with composite time averages as input to predict tree height derived from GEDI waveforms. The evaluation is performed with external validation data from forest inventory plots and a stereo 3D reconstruction model based on Skysat imagery available at specific locations. We trained seven different U-net models based on a combination of Sentinel-1 and Sentinel-2 bands to evaluate the importance of each instrument in the dominant height retrieval. The model outputs allow us to generate a 10 m resolution canopy height map of the whole "Landes de Gascogne" forest area for 2020 with a mean absolute error of 2.02 m on the Test dataset. The best predictions were obtained using all available satellite layers from Sentinel-1 and Sentinel-2 but using only one satellite source also provided good predictions. For all validation datasets in coniferous forests, our model showed better metrics than previous canopy height models available in the same region.

降雨事件的遥感对于运营和科学需求至关重要，包括天气预报，极端洪水，水循环监测等。降水量的降水量。然而，这种雷达的观察范围仅限于几百公里，促使对其他遥感方法的探索，在开阔的海洋上，这代表了不被陆基雷达覆盖的大面积。几十年来，众所周知，诸如Sentinel-1图像之类的C波段SAR图像在海面上表现出降雨签名。但是，SAR来源的降雨产品的开发仍然是一个挑战。在这里，我们提出了一种深度学习方法，以从SAR图像中提取降雨信息。我们证明，在接触和预处理的Sentinel-1/Nexrad数据集中训练的卷积神经网络，例如U-NET，显然优于最先进的过滤方案。我们的结果表明，在分割降水状态下的性能高，由1、3和10 mm/h的阈值描绘。与当前依靠Koch过滤器绘制二进制降雨图的方法相比，这些基于多阈值的模型可以为更高的风速提供降雨估计，因此对于数据同化天气预测或提高SAR的资格可能引起了极大的兴趣 - 衍生的风场数据。

陆地温度（LST）是监控土地面过程时的关键参数。然而，云污染和空间和时间分辨率之间的权衡大大妨碍了对高质量的热红外（TIR）遥感数据的访问。尽管采取了巨大的努力来解决这些困境，但仍然难以通过并发空间完整性和高时空分辨率产生LST估计。陆地表面模型（LSM）可用于模拟高度的时间分辨率的Genpless LST，但这通常具有低空间分辨率。在本文中，我们向卫星观察和LSM模拟LST数据提供了一个集成的温度融合框架，以通过60米的空间分辨率和半小时时间分辨率映射Gapless LST。全局线性模型（GLOLM）模型和昼夜陆地表面温度周期（DTC）模型分别作为预处理步骤进行传感器和不同LST数据之间的时间归一化。然后使用基于滤波器的时空集成融合模型融合Landsat LST，适度分辨率成像光谱仪（MODIS）LST和社区土地模型5.0（CLM 5.0）-SIMUTION LST。在一个城市主导地区（中国武汉市）和自然主导地区（中国海河流域）实施了评估，在准确性，空间可变性和日颞动力学方面。结果表明，熔融LST与实际LANDSAT LST数据（原位LST测量）高于Pearson相关系数，在0.94（0.97-0.99）方面，平均绝对误差为0.71-0.98k（0.82-3.17 k ）和根平均误差为0.97-1.26 k（1.09-3.97 k）。

近年来，新发现的矿物沉积物数量和不同矿物质需求的增加有LED探索地质学家，寻找在矿物勘探的每个阶段加工不同数据类型的更有效和创新的方法。作为主要步骤，诸如岩性单元，改变类型，结构和指示剂矿物的各种特征被映射以辅助靶向矿床的决策。不同类型的遥感数据集如卫星和空气传播数据，使得可以克服与映射地质特征相关的常见问题。从不同平台获得的遥感数据量的快速增加鼓励科学家培养先进，创新和强大的数据处理方法。机器学习方法可以帮助处理广泛的遥感数据集，并确定诸如反射连续体和感兴趣的特征的组件之间的关系。这些方法在处理频谱和地面真理测量中是稳健的，用于噪声和不确定性。近年来，通过补充与遥感数据集的地质调查进行了许多研究，现在在地球科学研究中突出。本文对一些流行的和最近建立的机器学习方法的实施和适应提供了全面的审查，用于处理不同类型的遥感数据，并调查其用于检测各种矿床类型的应用。我们展示了组合遥感数据和机器学习方法的高能力，以映射对于提供潜在地图至关重要的不同地质特征。此外，我们发现高级方法的范围来处理新一代遥感数据，以创建改进的矿物前景图。

这项研究介绍了\ textit {landslide4sense}，这是一种从遥感中检测到滑坡检测的参考基准。该存储库具有3,799个图像贴片，可从Sentinel-2传感器中融合光学层，并带有数字高程模型和来自ALOS Palsar的斜率层。附加的地形信息促进了对滑坡边界的准确检测，而最近的研究表明，仅使用光学数据，这是具有挑战性的。广泛的数据集支持在滑坡检测中进行深度学习（DL）研究，以及用于系统更新滑坡库存的方法的开发和验证。基准数据集已在四个不同的时间和地理位置收集：伊伯里（2018年9月），科达古（2018年8月），戈尔卡（2015年4月）和台湾（2009年8月）。每个图像像素均标记为属于滑坡，包括各种来源和彻底的手动注释。然后，我们评估11个最先进的DL分割模型的滑坡检测性能：U-NET，RESU-NET，PSPNET，CONTECTNET，DEEPLAB-V2，DEEPLAB-V3+，FCN-8，LINKNET，FRRRN-A，FRRN-A，， FRRN-B和SQNET。所有型号均已从划痕上对每个研究区域的四分之一的补丁进行培训，并在其他三个季度的独立贴片上进行了测试。我们的实验表明，Resu-NET的表现优于其他模型，用于滑坡检测任务。我们在\ url {www.landslide4sense.org}公开获得多种源滑坡基准数据（Landslide4sense）和经过测试的DL模型，为遥感，计算机视觉和机器学习社区建立了重要的资源通常，尤其是对滑坡检测的应用。

Fusing satellite imagery acquired with different sensors has been a long-standing challenge of Earth observation, particularly across different modalities such as optical and Synthetic Aperture Radar (SAR) images. Here, we explore the joint analysis of imagery from different sensors in the light of representation learning: we propose to learn a joint embedding of multiple satellite sensors within a deep neural network. Our application problem is the monitoring of lake ice on Alpine lakes. To reach the temporal resolution requirement of the Swiss Global Climate Observing System (GCOS) office, we combine three image sources: Sentinel-1 SAR (S1-SAR), Terra MODIS, and Suomi-NPP VIIRS. The large gaps between the optical and SAR domains and between the sensor resolutions make this a challenging instance of the sensor fusion problem. Our approach can be classified as a late fusion that is learned in a data-driven manner. The proposed network architecture has separate encoding branches for each image sensor, which feed into a single latent embedding. I.e., a common feature representation shared by all inputs, such that subsequent processing steps deliver comparable output irrespective of which sort of input image was used. By fusing satellite data, we map lake ice at a temporal resolution of < 1.5 days. The network produces spatially explicit lake ice maps with pixel-wise accuracies > 91% (respectively, mIoU scores > 60%) and generalises well across different lakes and winters. Moreover, it sets a new state-of-the-art for determining the important ice-on and ice-off dates for the target lakes, in many cases meeting the GCOS requirement.

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.

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。

最初在具有基于图像的图像的机器人和自主驾驶等领域开发的领域，基于图像的单图像深度估计（侧面）发现了对更广泛的图像分析界的兴趣。遥感也不例外，因为在地形重建的背景下估计来自单个空中或卫星图像的高度地图的可能性很大。少数开创性的调查已经证明了从光学遥感图像的单个图像高度预测的一般可行性，并激发了这种方向的进一步研究。借鉴了本文，我们介绍了对遥感中的其他重要传感器模式的基于深度学习的单图像高度预测的第一次演示：合成孔径雷达（SAR）数据。除了用于SAR强度图像的卷积神经网络（CNN）架构的适应外，我们还为不同SAR成像模式和测试站点提供了用于生成训练数据的工作流程，以及广泛的实验结果。由于我们特别强调可转换性，我们能够确认基于深度的学习的单图像高度估计不仅可能，而且也是不可能的，而且也转移到未经看的数据，即使通过不同的成像模式和成像参数获取。

近几十年来，气候变化显着影响冰川动态，导致质量损失和冰川相关危害的风险增加，包括冰川上和冰期湖上的湖泊发展以及灾难性的爆发洪水。快速变化的条件决定了对气候 - 冰川动力学的连续和详细观察的需求。有关冰川几何形状的主题和定量信息对于理解气候强迫和冰川对气候变化的敏感性的敏感性至关重要，但是，基于光谱信息和常规机器学习技术的使用，基于使用光谱信息和常规的机器学习技术，众所周知，准确地绘制碎片冰川冰川（DCG）。这项研究的目的是改善较早提出的基于深度学习的方法Glaciernet，该方法旨在利用卷积神经网络分割模型来准确地概述区域DCG消融区。具体而言，我们开发了一种增强的冰川架构，使多个模型，自动后处理和盆地级水文流技术来改善DCG的映射，从而包括消融区和积累区域。实验评估表明，GlacierNet2改善了消融区的估计，并允许高水平的交点比联合（IOU：0.8839）得分。所提出的体系结构在区域尺度上概述了完整的冰川（累积和消融区），总体评分为0.8619。这是自动化完整冰川映射的至关重要的第一步，可用于准确的冰川建模或质量平衡分析。

由于技术成本的降低和卫星发射的增加，卫星图像变得越来越流行和更容易获得。除了提供仁慈的目的外，还可以出于恶意原因（例如错误信息）使用卫星数据。事实上，可以依靠一般图像编辑工具来轻松操纵卫星图像。此外，随着深层神经网络（DNN）的激增，可以生成属于各种领域的现实合成图像，与合成生成的卫星图像的扩散有关的其他威胁正在出现。在本文中，我们回顾了关于卫星图像的产生和操纵的最新技术（SOTA）。特别是，我们既关注从头开始的合成卫星图像的产生，又要通过图像转移技术对卫星图像进行语义操纵，包括从一种类型的传感器到另一种传感器获得的图像的转换。我们还描述了迄今已研究的法医检测技术，以对合成图像伪造进行分类和检测。虽然我们主要集中在法医技术上明确定制的，该技术是针对AI生成的合成内容物的检测，但我们还审查了一些用于一般剪接检测的方法，这些方法原则上也可以用于发现AI操纵图像

城市土地覆盖的时间序列数据在分析城市增长模式方面具有很大的效用，不透水表面和植被的分布变化以及对城市微观气候产生影响。虽然Landsat数据非常适于这种分析，但由于长时间系列的免费图像，传统的每像素硬分类未能产生Landsat数据的全部潜力。本文提出了一种子像素分类方法，其利用Landsat-5 TM和Resorational-1 Liss-IV传感器的时间重叠。我们训练卷积神经网络，预测30米Landsat-5 TM数据的分数陆地覆盖。从2011年的Bengaluru的一个艰难的5.8M Liss-IV图像估计参考陆地覆盖分数。此外，我们从2009年使用Mumbai数据并将其与使用的结果进行了概括和卓越的性能随机森林分类器。对于Bengaluru（2011）和Mumbai（2009）数据，我们的CNN模型的平均绝对百分比误差在30M细胞水平上的内置和植被分数预测的7.2至11.3。与最近的最近的研究不同，在使用数据在空间范围进行有限的空间范围进行验证，我们的模型已经过度培训并验证了两个不同时间段的两个Mega城市的完整空间范围的数据。因此，它可以可靠地从Landsat-5 TM时间序列数据中可靠地产生30M内置和植被分数图，以分析长期城市增长模式。

This paper presents an algorithm that relies on a series of dense and deep neural networks for passive microwave retrieval of precipitation. The neural networks learn from coincidences of brightness temperatures from the Global Precipitation Measurement (GPM) Microwave Imager (GMI) with the active precipitating retrievals from the Dual-frequency Precipitation Radar (DPR) onboard GPM as well as those from the {CloudSat} Profiling Radar (CPR). The algorithm first detects the precipitation occurrence and phase and then estimates its rate, while conditioning the results to some key ancillary information including parameters related to cloud microphysical properties. The results indicate that we can reconstruct the DPR rainfall and CPR snowfall with a detection probability of more than 0.95 while the probability of a false alarm remains below 0.08 and 0.03, respectively. Conditioned to the occurrence of precipitation, the unbiased root mean squared error in estimation of rainfall (snowfall) rate using DPR (CPR) data is less than 0.8 (0.1) mm/hr over oceans and land. Beyond methodological developments, comparing the results with ERA5 reanalysis and official GPM products demonstrates that the uncertainty in global satellite snowfall retrievals continues to be large while there is a good agreement among rainfall products. Moreover, the results indicate that CPR active snowfall data can improve passive microwave estimates of global snowfall while the current CPR rainfall retrievals should only be used for detection and not estimation of rates.

估计大规模森林AGB和精细的空间决议对于温室气体会计，监测和验证工作以减轻气候变化的范围变得越来越重要。机载LiDAR对于在包括AGB在内的森林结构的属性建模非常有价值，但大多数LiDAR收集都发生在涵盖不规则，不连续的足迹的本地或区域尺度上，导致不同景观细分市场在各个时间点进行拼布。在这里，作为纽约州（美国）全州森林碳评估的一部分，我们解决了利用激光雷达拼布在景观尺度上的雷达拼凑而成的障碍，包括选择培训数据，对预测的区域或覆盖范围的特定模式的调查错误，并绘制与多个量表的现场清单一致。三种机器学习算法和一个集合模型经过FIA场测量，空气传播的激光雷达和地形，气候和心形地理训练。使用一组严格的地块选择标准，选择了801个FIA图，并从17个叶子覆盖范围（2014-2019）的拼布中绘制的共同定位的点云（2014-2019）。我们的合奏模型用于在预测定义的适用性区域（占激光雷达覆盖率的98％）内生成30 m AGB的预测表面，并将所得的AGB图与FIA绘图级别和面积估计值进行比较。我们的模型总体准确（％RMSE 22-45％; MAE 11.6-29.4 mg ha $^{ - 1} $; me 2.4-6.3 mg ha $^{ - 1} $），解释了73-80％的领域 - 观察到的变化，并得出与FIA基于设计的估计值一致的估计值（FIA 95％CI中的估计值的89％）。我们分享实用的解决方案，以使用LIDAR的时空拼布面临的挑战来满足不断增长的AGB映射需求，以支持森林碳会计和生态系统中的应用。

对森林生物量股票的知识及其发展对于实施有效的气候变化缓解措施是重要的。需要研究驾驶AF的过程，重新砍伐和森林砍伐，是碳核算的先决条件。使用空机激光雷达的遥感可用于测量大规模植被生物量。我们呈现深度学习系统，用于预测木材体积，地上生物量（AGB），随后直接从3D LIDAR点云数据碳。我们设计了不同的神经网络架构进行点云回归，并在遥感数据上评估AGB估计从国家森林库存中的现场测量获得的遥感数据。我们对回归的Minkowski卷积神经网络的调整给出了最佳结果。与在Point云的基本统计中运营的最先进的方法相比，深度神经网络产生了明显更准确的木材体积，AGB和碳估计，我们希望这一发现对基于LIDAR的分析产生了强烈影响陆地生态系统动态。

信号处理是几乎任何传感器系统的基本组件，具有不同科学学科的广泛应用。时间序列数据，图像和视频序列包括可以增强和分析信息提取和量化的代表性形式的信号。人工智能和机器学习的最近进步正在转向智能，数据驱动，信号处理的研究。该路线图呈现了最先进的方法和应用程序的关键概述，旨在突出未来的挑战和对下一代测量系统的研究机会。它涵盖了广泛的主题，从基础到工业研究，以简明的主题部分组织，反映了每个研究领域的当前和未来发展的趋势和影响。此外，它为研究人员和资助机构提供了识别新前景的指导。

城市环境的可持续性是一个日益相关的问题。空气污染在环境的退化中发挥着关键作用，以及暴露于它的公民的健康。在本章中，我们提供了对模型空气污染的方法的审查，重点是机器学习方法的应用。事实上，已经证明了机器学习方法，以提高传统空气污染方法的准确性，同时限制了模型的开发成本。机器学习工具开辟了研究空气污染的新方法，例如流动动力学建模或遥感方法。