Cashews are grown by over 3 million smallholders in more than 40 countries worldwide as a principal source of income. As the third largest cashew producer in Africa, Benin has nearly 200,000 smallholder cashew growers contributing 15% of the country's national export earnings. However, a lack of information on where and how cashew trees grow across the country hinders decision-making that could support increased cashew production and poverty alleviation. By leveraging 2.4-m Planet Basemaps and 0.5-m aerial imagery, newly developed deep learning algorithms, and large-scale ground truth datasets, we successfully produced the first national map of cashew in Benin and characterized the expansion of cashew plantations between 2015 and 2021. In particular, we developed a SpatioTemporal Classification with Attention (STCA) model to map the distribution of cashew plantations, which can fully capture texture information from discriminative time steps during a growing season. We further developed a Clustering Augmented Self-supervised Temporal Classification (CASTC) model to distinguish high-density versus low-density cashew plantations by automatic feature extraction and optimized clustering. Results show that the STCA model has an overall accuracy over 85% and the CASTC model achieved an overall accuracy of 76%. We found that the cashew area in Benin almost doubled from 2015 to 2021 with 60% of new plantation development coming from cropland or fallow land, while encroachment of cashew plantations into protected areas has increased by 55%. Only half of cashew plantations were high-density in 2021, suggesting high potential for intensification. Our study illustrates the power of combining high-resolution remote sensing imagery and state-of-the-art deep learning algorithms to better understand tree crops in the heterogeneous smallholder landscape.


翻译:作为非洲第三大腰果生产国,贝宁拥有近20万小农腰果种植户,贡献了该国出口收入的15%。然而,缺乏关于腰果树在全国各地在何处种植以及如何种植的信息,从而阻碍了有助于增加腰果生产和减贫的决策。我们进一步开发了集聚强化自上下21级软糖分类(CASTC)模型,以区分贝宁首份腰果国家图,以及2015年至2021年之间腰果种植园扩张的特征。我们开发了55万小农腰果种植户占该国出口收入的15%。特别是,我们开发了一个吸引人们注意的Spatio Temporal 分类模型,以绘制腰果种植园分布图,该模型能够充分捕捉到在生长季节期间的歧视性步骤的文字信息。我们进一步开发了一组增强自上下调高的温度分类(CASTC)模型,以辨别高密度的图像密度和低密度腰果种植园在贝宁的第2021号自动特征提取模型和最佳组合中的位置。结果显示,在2015年高水平的CAS-CAS-C-C-C-CA-CA-CRE-C-C-C-C-I-L-LE-C-L-I-I-L-ION-I-I-I-I-L-L-ID-ID-I-L-L-L-L-L-L-L-I-I-I-I-I-I-I-L-L-L-L-L-L-L-L-L-L-L-L-L-L-L-L-L-C-L-L-L-L-L-L-L-L-L-L-L-L-L-L-L-L-I-L-L-L-L-L-L-L-L-L-L-L-L-L-L-L-L-L-L-L-L-L-L-L-L-L-L-L-L-L-L-L-L-L-L-L-L-L-L-L-L-L-L-L-L-L-L-L-L-L-L-L-L-L-L-L-----L-L-L--

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