Forecasting where and when new buildings will emerge is a rather unexplored niche topic, but relevant in disciplines such as urban planning, agriculture, resource management, and even autonomous flight. In this work, we present a method that accomplishes this task using satellite images and a custom neural network training procedure. In stage A, a DeepLapv3+ backbone is pretrained through a Siamese network architecture aimed at solving a building change detection task. In stage B, we transfer the backbone into a change forecasting model that relies solely on the initial input image. We also transfer the backbone into a forecasting model predicting the correct time range of the future change. For our experiments, we use the SpaceNet7 dataset with 960 km2 spatial extension and 24 monthly frames. We found that our training strategy consistently outperforms the traditional pretraining on the ImageNet dataset. Especially with longer forecasting ranges of 24 months, we observe F1 scores of 24% instead of 16%. Furthermore, we found that our method performed well in forecasting the times of future building constructions. Hereby, the strengths of our custom pretraining become especially apparent when we increase the difficulty of the task by predicting finer time windows.


翻译:预测新建筑会在哪里和何时出现,是一个相当未探索的利基主题,但与城市规划、农业、资源管理甚至自主飞行等学科相关。在这项工作中,我们展示了一种方法,利用卫星图像和定制神经网络培训程序完成这项任务。在A阶段,深Lapv3+主干柱通过Siamese网络结构进行预先训练,目的是解决建筑变化探测任务。在B阶段,我们将主干转移到一个仅依赖初始输入图像的变革预测模型中。我们还将主干柱转移到一个预测模型,预测未来变化的正确时间范围。在我们的实验中,我们使用SpaceNet7数据集,有960平方公里的空间扩展和24个月框架。我们发现我们的培训战略始终超越了图像网络数据集的传统前培训。特别是24个月较长的预测范围,我们观察到F1分24个百分点,而不是16 %。此外,我们发现我们的方法在预测未来建筑工程的时代表现良好。在这里,当我们预测时,我们习惯培训前的长处变得特别明显。

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