Картографирование изменений земного покрова и структуры древесной растительности на основе временных рядов спутниковых данных и ансамблей локальных классификаторов

Ежегодные данные о состоянии и изменении земного покрова служат основой для расчета пространственно-временного баланса углерода наземных экосистем Земли в новой модели, разработанной сотрудниками Института мировых ресурсов (ИМР). Для расчета баланса углерода также необходимы данные о структуре, изменениях, и типе древесной растительности. В настоящее время не существует оперативно обновляемых ежегодных карт земного покрова и структуры растительности среднего (10-30 м) пространственного разрешения. Мы разработали систему создания и ежегодного обновления таких карт, используя ресурсы ИМР и Университета штата Мэриленд. Исходными данными послужили предобработанные временные ряды данных Ландсат, находящиеся в свободном доступе. Обучающие данные для моделей классификации мы получили из имеющихся карт земного покрова (таких как WorldCover 2021), недавно созданной глобальной карты высоты древостоя с разрешением 1 м, и измерений высот, полученных спутниковыми лидарами GEDI и ICESat-2. Для картографирования каждого типа земного покрова и каждого параметра структуры (сомкнутости крон и высоты) мы использовали отдельные модели. Мы применили новый подход к моделированию, основанный на ансамблях локальных классификаторов. Этот подход позволил нам создать глобальные карты при ограниченных вычислительных ресурсах. Ежегодные карты за 2015-2025 гг. построены на основе детального анализа и сопоставления временных рядов. Разработанные методы картографирования позволят нам ежегодно обновлять глобальные карты. Для оценки точности карт мы использовали несколько независимых эталонных наборов данных. Карты структуры древесной растительности и их изменений были совмещены с ежегодными картами типов леса, созданными в сотрудничестве с Google DeepMind на основе находящихся в свободном доступе векторных представлений (эмбеддингов) спутниковых данных. Глобальные ежегодные карты изменений земного покрова и структуры древесной растительности ИМР опубликует в открытом доступе в 2027 году. Эти карты послужат основой для расчета баланса углерода и анализа данных в новой системе геопространственного искусственного интеллекта Global Nature Watch Horizon.