Context: Novel plant communities reshape landscapes and pose challenges for land cover classification and mapping that can constrain research and stewardship efforts. In the US Northeast, emergence of low-statured woody vegetation, or 'shrublands', instead of secondary forests in post-agricultural landscapes is well-documented by field studies, but poorly understood from a landscape perspective, which limits the ability to systematically study and manage these lands. Objectives: To address gaps in classification/mapping of low-statured cover types where they have been historically rare, we developed models to predict 'shrubland' distributions at 30m resolution across New York State (NYS), using machine learning and model ensembling techniques to integrate remote sensing of structural (airborne LIDAR) and optical (satellite imagery) properties of vegetation cover. We first classified a 1m canopy height model (CHM), derived from a "patchwork" of available LIDAR coverages, to define shrubland presence/absence. Next, these non-contiguous maps were used to train a model ensemble based on temporally-segmented imagery to predict 'shrubland' probability for the entire study landscape (NYS). Results: Approximately 2.5% of the CHM coverage area was classified as shrubland. Models using Landsat predictors trained on the classified CHM were effective at identifying shrubland (test set AUC=0.893, real-world AUC=0.904), in discriminating between shrub/young forest and other cover classes, and produced qualitatively sensible maps, even when extending beyond the original training data. Conclusions: After ground-truthing, we expect these shrubland maps and models will have many research and stewardship applications including wildlife conservation, invasive species mitigation and natural climate solutions.


翻译:环境:新植物群落改变地貌,对土地覆盖分类和绘图构成挑战,从而限制研究和管理努力。在美国东北部,农业后地貌中出现了低质木质植被或“灌木地”,而不是次生林,实地研究对此有详细记载,但从地貌学角度却不甚了解,这限制了系统研究和管理这些土地的能力。目标:为了填补低质覆盖类型分类/绘图中的差距,在它们历来罕见的地方,我们开发了模型,预测纽约州30米分辨率的“灌木地”分布。在美国东北部,使用机器学习和模型组装技术,将结构(空气中的LIDAR)和植被覆盖的光学(卫星图像)的遥感(Sharma)纳入其中。我们首先从现有LIDAR覆盖的“批量”中分类出了一个1米的高模型,用来界定灌木地的存在/消失情况。接下来,这些不连续的树种地图被用来在时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间-时间

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