Исследователи из Цюриха создали нейросеть, которая способна распознавать высоту растительности по спутниковым снимкам. Разработка поможет в борьбе с изменением климата и вымиранием видов.
Новая модель представляет собой сверточную нейронную сеть (CNN). То есть алгоритм накладывает фильтрующую маску размером 3×3 пикселя на спутниковое изображение, чтобы получить информацию о характере яркости на изображении.
В ходе разработки ученые использовали миллионы примеров изображений с двух спутников Copernicus Sentinel-2, эксплуатируемых Европейским космическим агентством (ЕКА). Эти спутники фиксируют каждое место на Земле каждые пять дней с разрешением 10×10 метров на пиксель. В результате получаются изображения самого высокого качества, доступные в настоящее время.
Для расчета высоты деревьев использовались данные, полученные в ходе миссии НАСА GEDI.
«Миссия GEDI предоставляет глобально распределенные разрозненные данные о высоте растительности между 51 градусом северной и южной широты, поэтому в процессе обучения компьютер видит множество различных типов растительности», — объясняет один из исследователей.
Получившаяся модель способна автоматически оценивать высоту растительности по более чем 250 000 изображений (около 160 ТБ данных).
Высокая эффективность нейросети связана еще и с тем, что исследователи использовали не одну CNN, а пять. Они обучались независимо друг от друга, и каждая из них делала собственную оценку высоты дерева. Модель учитывает и неопределенность в самих данных: например, если спутниковое изображение туманно, неопределенность выше, чем при хороших атмосферных условиях.
«Важным аспектом для нас было информирование пользователей о неопределенности оценки, — говорит Лэнг, один из исследователей. — Если все модели совпадают, то ответ ясен на основе данных обучения. Если модели приходят к разным ответам, это означает, что в оценке более высокая неопределенность».
Полученная с помощью нейросети глобальная карта высоты растительного навеса поможет экологам следить за изменениями климата. Также она может представлять интерес для правительств и административных органов.
«Благодаря Sentinel-2 высоту растительности можно пересчитывать каждые пять дней, что позволяет отслеживать вырубку тропических лесов», — говорит Лэнг.
Читать далее:
За ней охотились столетиями: что нам известно о планете Вулкан рядом с Солнцем
Физики экспериментально подтвердили новый фундаментальный закон для жидкостей
Астрономы нашли источник загадочных радиовсплесков, которые идут из космоса