We present a novel approach for modeling vegetation response to weather in Europe as measured by the Sentinel 2 satellite. Existing satellite imagery forecasting approaches focus on photorealistic quality of the multispectral images, while derived vegetation dynamics have not yet received as much attention. We leverage both spatial and temporal context by extending state-of-the-art video prediction methods with weather guidance. We extend the EarthNet2021 dataset to be suitable for vegetation modeling by introducing a learned cloud mask and an appropriate evaluation scheme. Qualitative and quantitative experiments demonstrate superior performance of our approach over a wide variety of baseline methods, including leading approaches to satellite imagery forecasting. Additionally, we show how our modeled vegetation dynamics can be leveraged in a downstream task: inferring gross primary productivity for carbon monitoring. To the best of our knowledge, this work presents the first models for continental-scale vegetation modeling at fine resolution able to capture anomalies beyond the seasonal cycle, thereby paving the way for predictive assessments of vegetation status.


翻译:本文提出了一种新颖的方法,用于模拟以Sentinel 2卫星测量的欧洲地区的植被对气候的响应。现有的卫星图像预测方法侧重于多光谱图像的逼真质量,而派生的植被动态尚未得到同样广泛的关注。我们通过将气象引导扩展现有的视频预测方法,并结合空间和时间上下文,利用了两者的优势。我们通过引入一个学习到的云掩模和一个适当的评估方案,将EarthNet2021数据集扩展到适合植被建模。定性和定量实验表明,与各种基准方法(包括领先的卫星图像预测方法)相比,我们的方法表现出更高的性能。此外,我们展示了如何利用建模的植被动态在下游任务中推断碳监测的总初级生产力。据我们所知,本文首次提出了大陆尺度上的植被建模方法,能够捕捉季节周期以外的异常情况,从而为植被状态的预测评估铺平道路。

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