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Explainable unsupervised Methods for Forest Fire Detection

Karmakar, Chandrabali und Bhowmik, Arnab und Dumitru, Corneliu Octavian und Gawlikowski, Jakob und Goyal, Shivam und Datcu, Mihai (2026) Explainable unsupervised Methods for Forest Fire Detection. IGARSS 2026, 2026-08-09 - 2026-08-14, WASHINGTON DC.

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Kurzfassung

Wildfires are among the most damaging natural hazards, and reliable satellite-based detection is essential for operational response. Many current pipelines for multispectral Sentinel-2 imagery are supervised and data-hungry, and they often behave as black boxes, limiting trust and expert auditability during fast-evolving events. We present a fully unsupervised and intrinsically explainable framework for wildfire detection that combines explainable K-Means (xKMeans), explainable Gaussian Mixture Models (xGMM), and explainable Latent Dirichlet Allocation (LDA). Each pixel is represented by a compact fire sensitive feature vector built from Sentinel-2 bands B08, B8A, and B12 together with the Normalized Burn Ratio (NBR) and the Mid-Infrared Burn Index (BAIS1). The three models expose complementary structure: xKMeans yields human-readable, rule based partitions; xGMM provides probabilistic memberships and entropy-based uncertainty maps that highlight ambiguous transition zones; and LDA offers global, topic-level explanations by summarizing co-occurring spectral-index patterns into interpretable fire regimes. We demonstrate the approach on multiple wildfire scenes, including case studies in Los Angeles (USA) [1], Greece [2], and an additional site in Romania based on GDACS reported event metadata. We report qualitative and label-light quantitative consistency analyses based on model agreement and perimeter-aligned evaluation. The results indicate that the proposed workflow delineates fire-affected areas while remaining transparent enough for expert scrutiny, offering a label-efficient alternative to supervised deep-learning systems for operational wildfire monitoring.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/224262/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Explainable unsupervised Methods for Forest Fire Detection
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Karmakar, ChandrabaliChandrabali.Karmakar (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bhowmik, Arnabarnab.bhowmik (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0001-4698-2201NICHT SPEZIFIZIERT
Dumitru, Corneliu OctavianCorneliu.Dumitru (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gawlikowski, JakobJakob.Gawlikowski (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Goyal, ShivamTechnischen Hochschule DeggendorfNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datcu, MihaiMihai.Datcu (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:16 Januar 2026
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Wildfire detection, explainable artificial intelligence, unsupervised learning, Sentinel-2, clustering, Gaussian Mixture Models, K-Means, Latent Dirichlet Allocation, uncertainty.
Veranstaltungstitel:IGARSS 2026
Veranstaltungsort:WASHINGTON DC
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:9 August 2026
Veranstaltungsende:14 August 2026
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 - Projekt | EDP - EOC Datenportal | Portal für den Transfer wissenschaftlicher Datenprodukte der Erdbeobachtung
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Methodik der Fernerkundung > EO Data Science
Hinterlegt von: Bhowmik, Arnab
Hinterlegt am:10 Jul 2026 10:30
Letzte Änderung:10 Jul 2026 10:30

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