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Multi-task Learning for Human Settlement Extent Regression and Local Climate Zone Classification

Qiu, Chunping und Liebel, Lukas und Hughes, Lloyd H. und Schmitt, Michael und Körner, Marco und Zhu, Xiao Xiang (2022) Multi-task Learning for Human Settlement Extent Regression and Local Climate Zone Classification. IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters, 19, Seite 1000705. IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers. doi: 10.1109/LGRS.2020.3037246. ISSN 1545-598X.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
4MB

Offizielle URL: https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/9269372

Kurzfassung

Human settlement extent (HSE) and local climate zone (LCZ) maps are both essential sources, e.g., for sustainable urban development and Urban Heat Island (UHI) studies. Remote sensing (RS)- and deep learning (DL)-based classification approaches play a significant role by providing the potential for global mapping. However, most of the efforts only focus on one of the two schemes, usually on a specific scale. This leads to unnecessary redundancies since the learned features could be leveraged for both of these related tasks. In this letter, the concept of multitask learning (MTL) is introduced to HSE regression and LCZ classification for the first time. We propose an MTL framework and develop an end-to-end convolutional neural network (CNN), which consists of a backbone network for shared feature learning, attention modules for task-specific feature learning, and a weighting strategy for balancing the two tasks. We additionally propose to exploit HSE predictions as a prior for LCZ classification to enhance the accuracy. The MTL approach was extensively tested with Sentinel-2 data of 13 cities across the world. The results demonstrate that the framework is able to provide a competitive solution for both tasks.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/138487/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Multi-task Learning for Human Settlement Extent Regression and Local Climate Zone Classification
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Qiu, ChunpingTUMNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Liebel, Lukaslukas.liebel (at) tum.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hughes, Lloyd H.lloyd.hughes (at) tum.dehttps://orcid.org/0000-0003-0293-4491NICHT SPEZIFIZIERT
Schmitt, MichaelTUMNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Körner, Marcomarco.koerner (at) tum.dehttps://orcid.org/0000-0002-9186-4175NICHT SPEZIFIZIERT
Zhu, Xiao Xiangxiao.zhu (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Januar 2022
Erschienen in:IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:19
DOI:10.1109/LGRS.2020.3037246
Seitenbereich:Seite 1000705
Verlag:IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers
ISSN:1545-598X
Status:veröffentlicht
Stichwörter:human settlement mapping, remote sensing, climate zone classification
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erdbeobachtung
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EO - Erdbeobachtung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Künstliche Intelligenz
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Methodik der Fernerkundung > EO Data Science
Hinterlegt von: Bratasanu, Ion-Dragos
Hinterlegt am:26 Nov 2020 17:39
Letzte Änderung:19 Okt 2023 13:49

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