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Deep Neural Network Regression for Normalized Digital Surface Model Generation with Sentinel-2 Imagery

Müller, Konstantin und Leppich, Robert und Geiß, Christian und Borst, Vanessa und Aravena Pelizari, Patrick und Kounev, Samuel und Taubenböck, Hannes (2023) Deep Neural Network Regression for Normalized Digital Surface Model Generation with Sentinel-2 Imagery. IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing (16), Seiten 8508-8519. IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers. doi: 10.1109/JSTARS.2023.3297710. ISSN 1939-1404.

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

Offizielle URL: https://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?arnumber=10189905

Kurzfassung

In recent history, normalized digital surface models (nDSMs) have been constantly gaining importance as a means to solve large-scale geographic problems. High-resolution surface models are precious, as they can provide detailed information for a specific area. However, measurements with a high resolution are time consuming and costly. Only a few approaches exist to create high-resolution nDSMs for extensive areas. This article explores approaches to extract high-resolution nDSMs from low-resolution Sentinel-2 data, allowing us to derive large-scale models. We thereby utilize the advantages of Sentinel 2 being open access, having global coverage, and providing steady updates through a high repetition rate. Several deep learning models are trained to overcome the gap in producing high-resolution surface maps from low-resolution input data. With U-Net as a base architecture, we extend the capabilities of our model by integrating tailored multiscale encoders with differently sized kernels in the convolution as well as conformed self-attention inside the skip connection gates. Using pixelwise regression, our U-Net base models can achieve a mean height error of approximately 2 m. Moreover, through our enhancements to the model architecture, we reduce the model error by more than 7%.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/199795/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Deep Neural Network Regression for Normalized Digital Surface Model Generation with Sentinel-2 Imagery
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Müller, Konstantinkonstantinfinn.mueller (at) gmx.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Leppich, Robertrobert.leppich (at) uni-wuerzburg.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Geiß, ChristianChristian.Geiss (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-7961-8553NICHT SPEZIFIZIERT
Borst, Vanessavanessa.borst (at) uni-wuerzburg.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Aravena Pelizari, PatrickPatrick.AravenaPelizari (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0984-4675144797811
Kounev, Samuelsamuel.kounev (at) uni-wuerzburg.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Taubenböck, HannesHannes.Taubenboeck (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4360-9126NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:21 Juli 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.2023.3297710
Seitenbereich:Seiten 8508-8519
Verlag:IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers
ISSN:1939-1404
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Deep learning, multiscale encoder, sentinel, surface model
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Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum > Georisiken und zivile Sicherheit
Hinterlegt von: Aravena Pelizari, Patrick
Hinterlegt am:27 Nov 2023 11:37
Letzte Änderung:27 Nov 2023 11:37

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