Нейросеть померила елки со спутника

Представленная в журнале IEEE Access модель отличается от ранее существовавших тем, что не требует малодоступных данных — съемок с дронов или с использованием нескольких инфракрасных камер. Оценки высоты лесного покрова нужны экологам, работникам лесного хозяйства и операторам инфраструктурных объектов. Зная высоту деревьев, можно лучше оценить состояние экосистемы, потенциал лесного массива с точки зрения фиксации атмосферного углекислого газа, количество доступной для заготовки древесины и риски повреждения линий электропередачи.

Задействовать в сборе этой информации лесников и дроны крайне дорого, особенно если требуется охватить обширный и/или труднодоступный участок леса. Можно использовать так называемые мультиспектральные спутниковые данные — съемку с орбиты не только в видимом, но и в инфракрасном диапазоне. Проблема в том, что такие данные дороги, а для многих территорий и вовсе отсутствуют, в то время как обычная оптическая съемка со спутника широко доступна, но надежно предсказать по ней высоту деревьев до сих пор не представлялось возможным.

Исследователи из Сколтеха и их коллега из Сбера решили эту проблему: они представили нейросеть, которая эффективно предсказывает высоту лесного покрова на основе оптических данных со спутника.

«Если выделить один ключевой фактор успеха нашей нейросети, то, пожалуй, дело в ее способности анализировать пространственные данные и текстурные характеристики. Существует связь между формой и размером кроны дерева и его высотой, и наша нейросеть эту связь учитывает», — прокомментировала результаты исследования его первый автор, аспирантка Сколтеха Светлана Илларионова.

«Мы привлекаем вспомогательные данные, — добавила ученая. — Помимо оптической съемки, в качестве признаков на вход нейронной сети подается ArcticDEM — свободно доступная цифровая модель таежного рельефа без учета растительности с разрешением два метра».

Коллектив обучил нейросеть на данных по Архангельской области. Оценку качества предсказаний проводили путем их сопоставления с проведенными в том же регионе лидарными наблюдениями с беспилотника. Тем не менее, по словам ученых, решение будет работать и в других районах с сопоставимой растительностью.

Сколтех

287 статей

Сколковский институт науки и технологий — негосударственный технологический университет, расположенный в инновационном центре Сколково. Институт был создан в 2011 году при поддержке Массачусетского технологического института. Модель института предусматривает тесную интеграцию технологического образования, исследовательской работы и предпринимательских навыков. Институт ведёт обучение по программам магистратуры и PhD, рабочий язык — английский.

Показать больше