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SAR4LCZ-Net: A Complex-Valued Convolutional Neural Network for Local Climate Zones Classification Using Gaofen-3 Quad-Pol SAR Data

Zhang, Rui und Wang, Yuanyuan und Hu, Jingliang und Yang, Wei und Jie, Chen und Zhu, Xiao Xiang (2022) SAR4LCZ-Net: A Complex-Valued Convolutional Neural Network for Local Climate Zones Classification Using Gaofen-3 Quad-Pol SAR Data. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 60, Seite 4408216. IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers. doi: 10.1109/TGRS.2021.3137911. ISSN 0196-2892.

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Offizielle URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/9661348

Kurzfassung

The recent local climate zones (LCZ) classification scheme provides spatially fine granular descriptions of inner-urban morphology. It is universally applicable to cities worldwide and capable of supporting various urban studies. Although optical and dual-pol SAR data continue to push the frontiers of this task, the potential of quad-pol SAR data for LCZ classification is not yet explored. In this paper we propose a novel complex-valued convolutional neural network (CNN), SAR4LCZ-Net, to tackle this challenge. SAR4LCZ-Net improves the state of the art by exploiting two facts of this specific task: the semantic hierarchical structure of the LCZ classification scheme, and the complex-valued nature of quad-pol SAR data. To validate the performance of our algorithm, we generate a Chinese Gaofen-3 quad-pol SAR data set for LCZ which covers 31 cities around the world. Results show that the proposed SAR4LCZ-Net improves 2.4% on overall accuracy and 4.5% on average accuracy compared to the real-valued CNN with same structure. Gaofen-3 quad-pol SAR data also showed its advantage over the dual-pol Sentinel-1 data. It enhanced 5.0% on overall accuracy and 7.2% on average accuracy in LCZ classification, under a fair comparison with a model trained by Sentinel-1 of the same area.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/185430/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Zusätzliche Informationen:So2Sat
Titel:SAR4LCZ-Net: A Complex-Valued Convolutional Neural Network for Local Climate Zones Classification Using Gaofen-3 Quad-Pol SAR Data
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Zhang, RuiNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wang, YuanyuanTUMhttps://orcid.org/0000-0002-0586-9413NICHT SPEZIFIZIERT
Hu, JingliangTUMNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Yang, WeiBeihang UniversityNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Jie, ChenBeihang UniversityNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Zhu, Xiao Xiangxiao.zhu (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:März 2022
Erschienen in:IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:60
DOI:10.1109/TGRS.2021.3137911
Seitenbereich:Seite 4408216
Verlag:IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers
ISSN:0196-2892
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Quad-pol SAR, complex-valued convolutional neural networks, local climate zones, urban land cover
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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: Wang, Yuanyuan
Hinterlegt am:04 Mär 2022 14:44
Letzte Änderung:19 Okt 2023 13:36

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