As climate change increases the intensity of natural disasters, society needs better tools for adaptation. Floods, for example, are the most frequent natural disaster, and better tools for flood risk communication could increase the support for flood-resilient infrastructure development. Our work aims to enable more visual communication of large-scale climate impacts via visualizing the output of coastal flood models as satellite imagery. We propose the first deep learning pipeline to ensure physical-consistency in synthetic visual satellite imagery. We advanced a state-of-the-art GAN called pix2pixHD, such that it produces imagery that is physically-consistent with the output of an expert-validated storm surge model (NOAA SLOSH). By evaluating the imagery relative to physics-based flood maps, we find that our proposed framework outperforms baseline models in both physical-consistency and photorealism. We envision our work to be the first step towards a global visualization of how climate change shapes our landscape. Continuing on this path, we show that the proposed pipeline generalizes to visualize arctic sea ice melt. We also publish a dataset of over 25k labelled image-pairs to study image-to-image translation in Earth observation.


翻译:由于气候变化增加了自然灾害的强度,社会需要更好的适应工具。例如,洪水是最频繁的自然灾害,洪水风险通信的更好工具可以增加对抗洪基础设施开发的支持。我们的工作旨在通过将沿海洪水模型的输出作为卫星图像进行视觉化,使大规模气候影响更直观的通信。我们提出第一个深层次的学习管道,以确保合成视觉卫星图像的物理一致性。我们推进了一个叫作像素2pixHD的先进GAN最新水平的GAN,这样它就能够产生与专家有效风暴潮模型(NOAA SLOSH)的产出相适应的图像。我们通过评估与基于物理的洪图相比的图像,发现我们拟议的框架在物理一致性和光现实主义两方面都超越了基线模型。我们设想我们的工作将是朝着全球对气候变化如何塑造我们的地貌进行视觉化的第一步。我们继续沿着这条道路,我们展示了拟议的管道,以直观化海洋冰融化为一体的图像。我们还在25k贴图图的图像上公布了一套数据转换。

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