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A framework for large-scale mapping of human settlement extent from Sentinel-2 images via fully convolutional neural networks

Qiu, Chunping und Schmitt, Michael und Geiß, Christian und Chen, Tzu-Hsin Karen und Zhu, Xiao Xiang (2020) A framework for large-scale mapping of human settlement extent from Sentinel-2 images via fully convolutional neural networks. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 163, Seiten 152-170. Elsevier. doi: 10.1016/j.isprsjprs.2020.01.028. ISSN 0924-2716.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
47MB

Offizielle URL: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0924271620300344

Kurzfassung

Human settlement extent (HSE) information is a valuable indicator of world-wide urbanization as well as the resulting human pressure on the natural environment. Therefore, mapping HSE is critical for various environmental issues at local, regional, and even global scales. This paper presents a deep-learning-based framework to automatically map HSE from multi-spectral Sentinel-2 data using regionally available geo-products as training labels. A straightforward, simple, yet effective fully convolutional network-based architecture, Sen2HSE, is implemented as an example for semantic segmentation within the framework. The framework is validated against both manually labelled checking points distributed evenly over the test areas, and the OpenStreetMap building layer. The HSE mapping results were extensively compared to several baseline products in order to thoroughly evaluate the effectiveness of the proposed HSE mapping framework. The HSE mapping power is consistently demonstrated over 10 representative areas across the world. We also present one regional-scale and one country-wide HSE mapping example from our framework to show the potential for upscaling. The results of this study contribute to the generalization of the applicability of CNN-based approaches for large-scale urban mapping to cases where no up-to-date and accurate ground truth is available, as well as the subsequent monitor of global urbanization.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/134485/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:A framework for large-scale mapping of human settlement extent from Sentinel-2 images via fully convolutional neural networks
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Qiu, ChunpingTechnical University MünchenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schmitt, Michaelm.schmitt (at) tum.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Geiß, ChristianChristian.Geiss (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-7961-8553NICHT SPEZIFIZIERT
Chen, Tzu-Hsin KarenDepartment of Environmental Science, Aarhus University, DenmarkNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Zhu, Xiao Xiangxiao.zhu (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Mai 2020
Erschienen in:ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:163
DOI:10.1016/j.isprsjprs.2020.01.028
Seitenbereich:Seiten 152-170
Verlag:Elsevier
ISSN:0924-2716
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Built-up area, Convolutional neural networks, Human settlement extent, Sentinel-2, Urbanization
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erdbeobachtung
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EO - Erdbeobachtung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Vorhaben hochauflösende Fernerkundungsverfahren (alt)
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Methodik der Fernerkundung > EO Data Science
Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum > Georisiken und zivile Sicherheit
Hinterlegt von: Yao, Jing
Hinterlegt am:26 Mär 2020 10:43
Letzte Änderung:23 Okt 2023 13:55

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