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Large-scale mapping of water bodies across sensors using unsupervised deep learning

Zhao, Ji und Xiao, Pu und Dong, Yuting und Geiß, Christian und Zhong, Yanfei und Taubenböck, Hannes (2025) Large-scale mapping of water bodies across sensors using unsupervised deep learning. Remote Sensing of Environment, 328 (114877), Seiten 1-17. Elsevier. doi: 10.1016/j.rse.2025.114877. ISSN 0034-4257.

Dieses Archiv kann nicht den Volltext zur Verfügung stellen.

Offizielle URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0034425725002810

Kurzfassung

Rapid and accurate monitoring of surface water is critical for water resource management, environmental protection, sustainable urban development, among other issues. Landsat and Sentinel data are publicly available optical data with high spatial and temporal resolution, providing the possibility for large-scale surface water mapping. However, traditional threshold-based or supervised classification-based surface water mapping methods often require adjusting thresholds or training samples for different areas or different sensors, which may hinder the generalization performance of the method in large-scale water body mapping. To address these difficulties, we propose an unsupervised cross-sensor deep learning water bodies mapping framework (UUCP) for unlabeled large-scale optical remote sensing images. The UUCP framework adopts an unsupervised multi-segment thresholding strategy to achieve the transition from label-free learning to noisy label learning. It learns robust multi-scale features of water bodies by the developed channel attention multi-scale surface water extraction network and training strategies under noisy labels. The proposed algorithm's effectiveness was evaluated using Sentinel-2 and Landsat-8 images from Guangzhou and Wuhan in China, and nine regions in France. The results show that our proposed method performs well in the overall performance of water extraction and is applicable to different sensors, with Kappa values reaching an average of 0.8859 and 0.8084 on Sentinel-2 and Landsat-8, respectively. More importantly, in cross-sensor experiments (the model trained on Landsat-8 data directly predicts Sentinel-2 dataset), the UUCP algorithm has excellent performance and is superior to other traditional water extraction algorithms. Overall, UUCP has excellent generalization ability and provides a new perspective for large-scale surface water mapping.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/215791/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Large-scale mapping of water bodies across sensors using unsupervised deep learning
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Zhao, JiChina University of Geosciences, WuhanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Xiao, PuChina University of Geosciences, WuhanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dong, YutingChina University of Geosciences, WuhanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Geiß, ChristianChristian.Geiss (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-7961-8553NICHT SPEZIFIZIERT
Zhong, YanfeiChina University of Geosciences, WuhanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Taubenböck, HannesHannes.Taubenboeck (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4360-9126NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2025
Erschienen in:Remote Sensing of Environment
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:328
DOI:10.1016/j.rse.2025.114877
Seitenbereich:Seiten 1-17
Verlag:Elsevier
ISSN:0034-4257
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Water extraction; Sentinel-2; Landsat-8; Unsupervised deep learning; Noisy labels
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 - Fernerkundung u. Geoforschung
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum > Georisiken und zivile Sicherheit
Hinterlegt von: Schöpfer, Dr. Elisabeth
Hinterlegt am:01 Sep 2025 09:52
Letzte Änderung:01 Sep 2025 09:52

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