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S1S2-Water: A global dataset for semantic segmentation of water bodies from Sentinel-1 and Sentinel-2 satellite images Wieland, Fichtner, Martinis, Groth, Krullikowski, Plank, Motagh

Wieland, Marc und Fichtner, Florian W. und Martinis, Sandro und Groth, Sandro und Krullikowski, Christian und Plank, Simon Manuel und Motagh, Mahdi (2023) S1S2-Water: A global dataset for semantic segmentation of water bodies from Sentinel-1 and Sentinel-2 satellite images Wieland, Fichtner, Martinis, Groth, Krullikowski, Plank, Motagh. IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, Seiten 1-17. IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers. doi: 10.1109/JSTARS.2023.3333969. ISSN 1939-1404.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
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Kurzfassung

This study introduces the S1S2-Water dataset - a global reference dataset for training, validation and testing of convolutional neural networks for semantic segmentation of surface water bodies in publicly available Sentinel-1 and Sentinel-2 satellite images. The dataset consists of 65 triplets of Sentinel-1 and Sentinel-2 images with quality checked binary water mask. Samples are drawn globally on the basis of the Sentinel-2 tile-grid (100 x 100 km) under consideration of pre-dominant landcover and availability of water bodies. Each sample is complemented with metadata and Digital Elevation Model (DEM) raster from the Copernicus DEM. On the basis of this dataset we carry out performance evaluation of convolutional neural network architectures to segment surface water bodies from Sentinel-1 and Sentinel-2 images. We specifically evaluate the influence of image bands, elevation features (slope) and data augmentation on the segmentation performance and identify best-performing baseline-models. The model for Sentinel-1 achieves an Intersection Over Union of 0.845, Precision of 0.932 and Recall of 0.896 on the test data. For Sentinel-2 the best model produces an Intersection Over Union of 0.965, Precision of 0.989 and Recall of 0.951 respectively. We also evaluate the performance impact when a model is trained on permanent water data and applied to independent test scenes of floods. The S1S2-Water dataset is released openly and available for download: https://doi.org/10.5281/zenodo.8314175.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/199251/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:S1S2-Water: A global dataset for semantic segmentation of water bodies from Sentinel-1 and Sentinel-2 satellite images Wieland, Fichtner, Martinis, Groth, Krullikowski, Plank, Motagh
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Wieland, MarcMarc.Wieland (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1155-723XNICHT SPEZIFIZIERT
Fichtner, Florian W.Florian.Fichtner (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-2122-1163154869134
Martinis, SandroSandro.Martinis (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Groth, SandroSandro.Groth (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-0499-9072NICHT SPEZIFIZIERT
Krullikowski, ChristianChristian.Krullikowski (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-8717-692XNICHT SPEZIFIZIERT
Plank, Simon ManuelSimon.Plank (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5793-052XNICHT SPEZIFIZIERT
Motagh, MahdiGFZ PotsdamNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2023
Erschienen in:IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1109/JSTARS.2023.3333969
Seitenbereich:Seiten 1-17
Verlag:IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers
ISSN:1939-1404
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Convolutional Neural Networks; Reference dataset; Semantic segmentation; Sentinel-1; Sentinel-2; Surface Water Monitoring
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Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum > Georisiken und zivile Sicherheit
Hinterlegt von: Wieland, Dr Marc
Hinterlegt am:27 Nov 2023 11:08
Letzte Änderung:07 Mär 2024 11:20

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