Vegetation structure mapping is critical for understanding the global carbon cycle and monitoring nature-based approaches to climate adaptation and mitigation. Repeat measurements of these data allow for the observation of deforestation or degradation of existing forests, natural forest regeneration, and the implementation of sustainable agricultural practices like agroforestry. Assessments of tree canopy height and crown projected area at a high spatial resolution are also important for monitoring carbon fluxes and assessing tree-based land uses, since forest structures can be highly spatially heterogeneous, especially in agroforestry systems. Very high resolution satellite imagery (less than one meter (1m) ground sample distance) makes it possible to extract information at the tree level while allowing monitoring at a very large scale. This paper presents the first high-resolution canopy height map concurrently produced for multiple sub-national jurisdictions. Specifically, we produce canopy height maps for the states of California and S\~{a}o Paolo, at sub-meter resolution, a significant improvement over the ten meter (10m) resolution of previous Sentinel / GEDI based worldwide maps of canopy height. The maps are generated by applying a vision transformer to features extracted from a self-supervised model in Maxar imagery from 2017 to 2020, and are trained against aerial lidar and GEDI observations. We evaluate the proposed maps with set-aside validation lidar data as well as by comparing with other remotely sensed maps and field-collected data, and find our model produces an average Mean Absolute Error (MAE) within set-aside validation areas of 3.0 meters.


翻译:植被结构映射对于理解全球碳循环以及监测以自然为基础的气候适应和减缓措施至关重要。这些数据的重复测量使得可以观察到森林砍伐或退化,自然森林再生,以及实施可持续农业实践,如农林复合系统。在高分辨率卫星图像(小于1米(1m)地面采样距离)下进行监测,可以允许在树级别提取信息,同时允许在非常大的尺度上进行监测。本文提供了针对多个次国家辖区同时生成的第一套高分辨率冠层高度图。具体来说,我们为加利福尼亚州和圣保罗州制作亚米级分辨率的冠层高度图,这比之前基于Sentinel / GEDI的全球冠层高度图的10米(10m)分辨率有了显著的改善。我们使用视觉变换器将从Maxar影像中提取的特征应用于自监督模型,并针对航空激光雷达和GEDI观测进行训练以生成地图。我们使用保留的验证激光雷达数据进行地图验证,并通过与其他遥感地图和野外收集的数据比较来评估所提出的地图,发现我们的模型在保留的验证区域内的平均平均绝对误差(MAE)为3.0米。

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