Hodnocení přesnosti ESA WorldCover a ESRI Land Cover v letech 2020 a 2021

Adam Jakeš

Bakalářská práce

Accuracy assessment of ESA WorldCover and ESRI Land Cover in 2020 and 2021

Anotace:

Společnosti ESA a ESRI vydaly v roce 2020 a 2021 dvě globální databáze krajinného pokryvu vytvořené pomocí různých výpočetních algoritmů využívajících metod strojového učení. Obě databáze byly tvořeny ze snímků Sentinel-2. ESA navíc používá i snímky z družice Sentinel-1. Cílem mé bakalářské práce je vyhodnotit přesnost obou databází, a určit pro jaké prostorové analýzy jsou vhodné. Práce probíhala na 7 zájmových územích, které byly vybrány na základě počtu kategorií krajinného pokryvu a jeho rozmanitosti. Na každém kontinentu bylo takto vybráno jedno zájmové území, a to kromě Evropy, kde byla zvolena území dvě. Porovnání přesnosti všech databází bylo provedeno pomocí vlastních validačních bodů, u kterých byla zjištěna reálná hodnota krajinného pokryvu podle ortofoto mapy. Z těchto bodů byly vypočítány chybové matice a celková přesnost databází a jejich jednotlivých kategorií, které sloužily jako vstup pro jejich následné porovnání. Dosažené výsledky bakalářské práce prokázaly celkovou přesnost databáze ESA WorldCover 2020 67,11 %, což se významně liší od udávaných 74,70 % přímo ESA. Naopak ESA WorldCover 2021 dosáhla přesnosti 75,25 %, což se velmi blíží ESA udávané přesnosti 76,80 %. U databází ESRI Land Cover 2020 a 2021 se přesnost mezi lety prakticky nezměnila a dosahovala 65,71 %, respektive 66,52 %. Nejvíce problematickou kategorií byla holá půda, která se u obou databází snadno zaměňovala se zastavěnými plochami. I přes toto zjištění jsou obě databáze z globálního pohledu velice přesné, a lze je doporučit pro celou řadu prostorových analýz využitelných v krajinném plánování, při sledování klimatických změn, sledování tání ledovců či sledování desertifikace.

Abstract:

In 2020 and 2021, ESA and ESRI released two global land cover databases created using different computational algorithms using machine learning methods. Both databases were created from Sentinel-2 images. ESA also uses images from the Sentinel-1 satellite. The goal of my bachelor's thesis is to evaluate the accuracy of both databases, and to determine for which spatial analyzes they are suitable. The work took place in 7 areas of interest, which were selected based on the number of land cover categories and its diversity. In this way, one area of interest was selected on each continent, except for Europe, where two areas were selected. The comparison of the accuracy of all databases was carried out using my own validation points, where the real value of the land cover according to the orthophoto map was determined. Error matrices and the overall accuracy of the databases and their individual categories were calculated from these points, which served as input for their subsequent comparison. The achieved results of the bachelor thesis demonstrated the overall accuracy of the ESA WorldCover 2020 database of 67.11 %, which is significantly different from the reported 74.70 % directly by ESA. In contrast, ESA WorldCover 2021 achieved an accuracy of 75.25 %, which is very close to ESA's reported accuracy of 76.80 %. For the ESRI Land Cover 2020 and 2021 databases, the accuracy was practically unchanged between years, reaching 65.71 % and 66.52 %, respectively. The most problematic category was bare land, which was easily confused with built-up areas in both databases. Despite this finding, both databases are very accurate from a global perspective, and can be recommended for a wide range of spatial analyzes that can be used in landscape planning, monitoring climate change, monitoring the melting of glaciers or monitoring desertification.

Klíčová slova

Dálkový průzkum Země, satelitní snímky, Sentinel, ESA, ESRI

Keywords

remote sensing, satellite imagery, Sentinel, ESA, ESRI

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 29. 3. 2024

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 27. 5. 2024
• Vedoucí: Ing. Tomáš Klouček, Ph.D.
• Oponent: David Moravec, Ph.D.

Česká zemědělská univerzita v Praze

Fakulta životního prostředí

Bakalářský studijní program:
Geografické informační systémy a dálkový průzkum Země v životním prostředí