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Urban flood mapping with an active self-learning convolutional neural network based on TerraSAR-X intensity and interferometric coherence

Li, Yu und Martinis, Sandro und Wieland, Marc (2019) Urban flood mapping with an active self-learning convolutional neural network based on TerraSAR-X intensity and interferometric coherence. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 152, Seiten 178-191. Elsevier. doi: 10.1016/j.isprsjprs.2019.04.014. ISSN 0924-2716.

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Offizielle URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S092427161930111X

Kurzfassung

Synthetic Aperture Radar (SAR) remote sensing has been widely used for flood mapping and monitoring. Nevertheless, flood detection in urban areas still proves to be particularly challenging by using SAR. In this paper, we assess the roles of SAR intensity and interferometric coherence in urban flood detection using multi-temporal TerraSAR-X data. We further introduce an active self-learning convolution neural network (A-SL CNN) framework to alleviate the effect of a limited annotated training dataset. The proposed framework selects informative unlabeled samples based on a temporal-ensembling CNN model. These samples are subsequently pseudo-labeled by a multi-scale spatial filter. Consistency regularization is introduced to penalize incorrect labels caused by pseudo-labeling. We show results for a case study that is centered on flooded areas in Houston, USA, during hurricane Harvey in August 2017. Our experiments show that multi-temporal intensity (pre- and co-event) plays the most important role in urban flood detection. Adding multi-temporal coherence can increase the reliability of the inundation map considerably. Meanwhile, encouraging results are achieved by the proposed A-SL CNN framework: the k statistic is improved from 0.614 to 0.686 in comparison to its supervised counterpart.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/127744/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Urban flood mapping with an active self-learning convolutional neural network based on TerraSAR-X intensity and interferometric coherence
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Li, Yuyu.li (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Martinis, Sandrosandro.martinis (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-6400-361XNICHT SPEZIFIZIERT
Wieland, Marcmarc.wieland (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1155-723XNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2019
Erschienen in:ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:152
DOI:10.1016/j.isprsjprs.2019.04.014
Seitenbereich:Seiten 178-191
Verlag:Elsevier
ISSN:0924-2716
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Urban flooding; Multi-temporal SAR; Interferometric coherence; Active learning; Self-learning; Convolution neural network
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erdbeobachtung
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EO - Erdbeobachtung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Fernerkundung u. Geoforschung
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum > Georisiken und zivile Sicherheit
Hinterlegt von: Martinis, Sandro
Hinterlegt am:19 Jun 2019 09:34
Letzte Änderung:22 Nov 2023 07:27

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