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 of 80% and the CASTC model achieved an overall accuracy of 77.9%. We found that the cashew area in Benin has 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 70%. 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20万小农腰果种植者,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。我们进一步开发了一个集束化增强自上下调(CASTC)模型,以区分贝宁第一张腰果国家图,并标志着2015年至2021年之间腰果种植园的扩张。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日益增长的季节中从歧视性步骤获得的文字信息。我们进一步开发了一个集束化的自我超强温度分类(CASTC)模型,以区分高密度(CAS21)和低密度腰果种植园在贝宁的第一个国家,通过自动特征提取和最佳组合,将腰果种植区扩大。我们开发的Spatiooal-emploal分类模型显示,在2015年的20-CAS-CAS-CA模型中,在20-CAS-CAS-deal-rusal-renceal-reval 20,在20C-rusal-de-de-de-lax-de-de-de-laxal-de-de-de-de-de-de-de-de-de-de-de-de-de-de-de-de-de-de-de-laxal-de-laxxxxxxxxxxxxxxxxxxlation中,在80-l-l-laxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxal 中,在80 中,在20 中,在80-xxxxxxal-l-l-l-l-l-xal-l-xal-xal-x-xal-xal-l-l-l-l-l-l-l-l-l-xal-l-l-l-l-l-l-x-l-l-l-l-xxxxx上,在80-l中,在80-x-l-l-l-l

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