Beregning av vegetasjonshøyder i Afrika

Vi har utviklet en verdikjede basert på dyp læring for multisensor satellittdata. Verdikjeden kan brukes til å estimere gjennomsnittlig vegetasjonshøyde og overflaterefleksjon over store områder.

Illustrasjonen viser Afrika merket i ulike nyanser av gult og grønt. Fargene representerer ulik e vegetasjonshøyder i Afrika. Nord på kontinentet, der Sahara-ørken og lite vegetasjon foreligger, er det jevnt over gult, mens syd for ørkenen er det grønt.
Kartet viser skogshøyde i Afrika med 10 meters oppløsning, og er generert ved hjelp av Sentinel-2 data fra 2020. Illustrasjon: NR.

Jordobservasjon med dyp læring

De siste fem årene har store framskritt innen kunstig intelligens og dyp læring endret landskapet for dataanalyse. Den europeiske romfartsorganisasjon (ESA) lanserte AI4EO-intitativet for å ta nødvendige steg mot å kunne utnytte det fulle potensialet til kunstig intelligens for jordobservasjon i hele Europa.  

Gjennom prosjektperioden, jobbet vi målrettet med behovene definert i A14EO-programmet, og arbeidet resulterte i en verdikjede basert på dyp læring for multisensordata fra Sentinel-1 og -2.  I denne tilnærmingen avgjør selve oppgaven hvilke data annoteringstype og nettverk som brukes. Det er verdt å merke at nettverksarkitekturen primært avhenger av oppgaven, mens dataene spiller en sekundær rolle. Samspillet mellom nettverk og data kodes i parametrene som trenes opp.

En fleksibel verdikjede for jordobservasjon

Prosjektets hovedmål var:

  • Utvikling av en ny verdikjede for jordobservasjon: Den nye verdikjeden er generell, fleksibel og kan enkelt tilpasses ulike bruksområder. Siden verdikjeden er datadrevet, kreves treningsdata for å  kunne tolke Sentinel-data til spesifikke formål.
  • Bruk av verdikjeden til å beregne gjennomsnittlig vegetasjonshøyde: Vi brukte tverrsnitt av lidardata fra skogområder i Liwale, Tanzania, for å beregne gjennomsnittlig vegetasjonshøyde for et romlig rutenett. Deretter trente vi verdikjeden til å forutsi vegetasjonshøyder ved hjelp av Sentinel-data. Denne ble videre så brukt til å lage et kart som viser gjennomsnittlig vegetasjonshøyde både for testdataene fra Liwale og for hele det afrikanske kontinentet.
  • Bruk av verdikjeden til å beregne overflaterefleksjon: For å vise verdikjedens allsidighet og fleksibilitet, brukte vi den til atmosfærisk korrigering av Sentinel-2 data. Konkret beregnet vi overflaterefleksjon (nivå 2a) fra toppen av atmosfæren (nivå 1C) med Sentinel-2 data i Norge.

Disse bruksområdene viser effektiviteten til kunstig intelligens ved å fremheve dens predikative egenskaper og evne til å tilpasse seg ulike oppgaver

Vil du vite mer om dette prosjektet? Ta kontakt:

Prosjekt: NGVEO:

Partnere: : Φ-lab, Den europeiske romfartsorganisasjon (ESA)

Finansiering: ESA

Periode: 2018-2019

Publikasjoner:

Waldeland, A. U., Trier, Ø. D., & Salberg, A. B. (2022). Forest mapping and monitoring in Africa using Sentinel-2 data and deep learning. International Journal of Applied Earth Observations and Geoinformation, 111, 1-13. https://doi.org/10.1016/j.jag.2022.102840

Andre kilder:

Kildekode (Github)