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航空LiDARと光学観測による都市環境の自己教師あり樹木レベルバイオマス推定

記事の要約

本研究は、カナダ・オンタリオ州の810 km²の景観を対象に、2018年と2023年の航空LiDARと近赤外RGBオルソ写真を用いた樹冠レベルの地上バイオマス推定フレームワークを提案し、最大R²=0.609を達成するとともに、公開のバイテンポラルデータベースを生成した。

ソースarXiv Computer Vision著者: Jose Bermudez (McMaster University, Hamilton, Ontario, Canada), Zilong Zhong (McMaster University, Hamilton, Ontario, Canada), Dominic Cyr (, Environment and Climate Change Canada, Montreal, Quebec, Canada), Camile Sothe (Planet Labs PBC, San Francisco, California, USA), Alemu Gonsamo (McMaster University, Hamilton, Ontario, Canada)
航空LiDARと光学観測による都市環境の自己教師あり樹木レベルバイオマス推定
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都市樹木のバイオマスは、管理森林に比べて空間的に明示的に定量化されることが少ない。その理由は、多くの推定がインベントリや粗い解像度のプロダクトに依存しており、個々の樹冠や細かいスケールの不均一性を解像できないからである。このギャップに対処するため、新たな論文が樹冠レベルの地上バイオマス(AGB)フレームワークを提案し、カナダ・オンタリオ州の810 km²の景観で検証した。

研究で使用されたデータは、2018年と2023年の落葉期の航空LiDAR(8–10パルス/m²)と近赤外RGBオルソ写真(0.16–0.20 m)である。チームはデュアルストリーム・クロスアテンションネットワークを設計し、ルールベースの擬似ラベルで訓練して、建物、針葉樹、広葉樹のセマンティックマークを生成し、樹冠の delineation と機能型の割り当てを支援した。独立に注釈された保留タイル上で、グローバル/平均適合率、再現率、Dice係数はそれぞれ0.86、0.83、0.84に達した。

樹冠は、マッピングされた樹木領域内でマルチスケール分水嶺分割を用いて抽出された。AGBは、21,921本のインベントリ樹木に対して種特異的アロメトリー(Lambert et al., 2005)で校正された樹冠面積-高さのべき乗則プロキシから推定された。90,726本の保留テストセットから得られた18,713のインベントリ-セグメントマッチングペアにおいて、AGB予測のR²はインベントリ樹冠形状を使用した場合で0.609、運用上のセグメンテーション下で0.570であり、樹冠抽出が残存する不確実性の主因であることが特定された。

推定値を30 mに集約すると、2018年の総AGB蓄積量は1.73 Tg、2023年は1.81 Tg(811–850 Gg Cに相当)であった。ナイアガラ断崖沿いの局所密度は最大約140 Mg ha⁻¹に達し、5年間の純炭素増加は39 Gg Cであった。ディープアンサンブル不確実性マップは、代表的な土地被覆が不足している地域に関連する高い認識的不確実性領域を強調し、不確実な樹冠をプールされたアロメトリ式に割り当てる指針を与えた。

このフレームワークは標準的な州のデータのみを使用し、手動注釈を必要とせず、管理に関連する解像度で森林外樹木の公開バイテンポラル樹冠レベルAGBデータベースを生成する。

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記事インテリジェンス

研究者上級

要点

  • ルールベースの擬似ラベルで訓練したデュアルストリーム・クロスアテンションネットワークは、保留タイル上で平均適合率0.86、再現率0.83、Dice係数0.84を達成した。
  • 樹冠はマルチスケール分水嶺分割で抽出され、AGBは21,921本のインベントリ樹木に対する種特異的アロメトリーで校正された樹冠面積-高さのべき乗則プロキシにより推定された。
  • 90,726本のテストセットから得られた18,713のマッチングペアにおいて、AGB予測のR²はインベントリ樹冠形状で0.609、運用上のセグメンテーションで0.570であり、樹冠抽出が残存する不確実性の主因であることが示された。
  • 30 mに集約すると、総AGB蓄積量は2018年が1.73 Tg、2023年が1.81 Tg(811–850 Gg C)であり、局所密度は最大約140 Mg ha⁻¹、5年間の純炭素増加は39 Gg Cであった。

要点と分析は自動生成され、誤りを含む場合があります。原典をご確認ください。