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From Space to Economy: Deep Learning Fusion of Remote Sensing Data for Sub-National GDP Estimation

Stark, Thomas und Wurm, Michael und Krenn, Simon und Sulzer, Wolfgang und Stokes, Eleanor und Seto, Karen C. und Taubenböck, Hannes (2026) From Space to Economy: Deep Learning Fusion of Remote Sensing Data for Sub-National GDP Estimation. IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, 19, Seiten 18871-18884. IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers. doi: 10.1109/JSTARS.2026.3697872. ISSN 1939-1404.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
5MB

Offizielle URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/11540348

Kurzfassung

Reliable and up-to-date sub-national data on the gross domestic product (GDP) data remain scarce in many regions across the globe. This limits the ability to analyze spatial economic disparities and to design evidence-based development policies. In this study, we investigate whether high-resolution GDP estimates can be derived from multisource remote sensing and auxiliary inputs using a deep learning fusion framework. We combine optical day- and night-time satellite imagery, and auxiliary geospatial layers with several backbone architectures and fusion strategies to assess the robustness of multimodal learning for economic prediction. Across extensive experiments in Brazil, we evaluate multiple encoders (ResNet-18, EfficientNet-B3, and SwinV2-T), alternative fusion layers (concatenation, attention pooling, graph-based multilayer perceptron, and mixture-of-experts), and diverse input modality combinations. Our best-performing model, an EfficientNet-B3 encoder with concatenation fusion using all available input modalities, achieves an R2 value of 0.87 for GDP prediction at a spatial resolution of 5 km×5 km, demonstrating that our multimodal approach effectively captures the complex relationships between spatial patterns and economic activity. These findings highlight the potential of multimodal remote sensing to complement traditional statistical sources by providing spatially consistent, high-resolution representations of economic activity.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/224692/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:From Space to Economy: Deep Learning Fusion of Remote Sensing Data for Sub-National GDP Estimation
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Stark, ThomasThomas.Stark (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-6166-7541219885389
Wurm, Michaelmichael.wurm (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5967-1894NICHT SPEZIFIZIERT
Krenn, SimonNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sulzer, Wolfgangwolfgang.sulzer (at) uni-graz.athttps://orcid.org/0000-0001-6040-2405NICHT SPEZIFIZIERT
Stokes, EleanorNASA Goddard Space Flight CenterNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Seto, Karen C.Yale School of Forestry and Environmental Studies, Yale University, New Haven, CT, United StatesNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Taubenböck, HannesHannes.Taubenboeck (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4360-9126NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:29 Mai 2026
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
Band:19
DOI:10.1109/JSTARS.2026.3697872
Seitenbereich:Seiten 18871-18884
Verlag:IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers
Name der Reihe:IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing
ISSN:1939-1404
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Economic indicators , Modeling , Remote sensing , Lighting , Machine learning , Training , Accuracy ,
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: Stark, Thomas
Hinterlegt am:07 Jul 2026 10:11
Letzte Änderung:07 Jul 2026 10:11

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