Deep learning para la clasificación de usos de suelo agrícola con Sentinel-2

Abstract

En el campo de la teledetección se ha producido recientemente un incremento del uso de técnicas de aprendizaje profundo (deep learning). Estos algoritmos se utilizan con éxito principalmente en la estimación de parámetros y en la clasificación de imágenes. Sin embargo, se han realizado pocos esfuerzos encaminados a su comprensión, lo que lleva a ejecutarlos como si fueran “cajas negras”. Este trabajo pretende evaluar el rendimiento y acercarnos al entendimiento de un algoritmo de aprendizaje profundo, basado en una red recurrente bidireccional de memoria corta a largo plazo (2-BiLSTM), a través de un ejemplo de clasificación de usos de suelo agrícola de la Comunidad Valenciana dentro del marco de trabajo de la política agraria común (PAC) a partir de series temporales de imágenes Sentinel-2. En concreto, se ha comparado con otros algoritmos como los árboles de decisión (DT), los k-vecinos más cercanos (k-NN), redes neuronales (NN), máquinas de soporte vectorial (SVM) y bosques aleatorios (RF) para evaluar su precisión. Se comprueba que su precisión (98,6% de acierto global) es superior a la del resto en todos los casos. Por otra parte, se ha indagado cómo actúa el clasificador en función del tiempo y de los predictores utilizados. Este análisis pone de manifiesto que, sobre el área de estudio, la información espectral y espacial derivada de las bandas del rojo e infrarrojo cercano, y las imágenes correspondientes a las fechas del período de verano, son la fuente de información más relevante utilizada por la red en la clasificación. Estos resultados abren la puerta a nuevos estudios en el ámbito de la explicabilidad de los resultados proporcionados por los algoritmos de aprendizaje profundo en aplicaciones de teledetección.

Keywords

• deep learning
• bilstm
• clasificación
• series temporales
• sentinel-2