Vegetation phenology consists of studying synchronous stationary events, such as the vegetation green up and leaves senescence, that can be construed as adaptive responses to climatic constraints. In this paper, we propose a method to estimate the annual phenology curve from multi-annual observations of time series of vegetation indices derived from satellite images. We fitted the classical harmonic regression model to annual-based time series in order to construe the original data set as realizations of a functional process. Hierarchical clustering was applied to define a nearly homogeneous group of annual (smoothed) time series from which a representative and idealized phenology curve was estimated at the pixel level. This curve resulted from fitting a mixed model, based on functional principal components, to the homogeneous group of time series. Leveraging the idealized phenology curve, we employed standard calculus criteria to estimate the following phenological parameters (stationary events): green up, start of season, maturity, senescence, end of season and dormancy. By applying the proposed methodology to four different data cubes (time series from 2000 to 2023 of a popular satellite-derived vegetation index) recorded across grasslands, forests, and annual rainfed agricultural zones of a Flora and Fauna Protected Area in northern Mexico, we verified that our approach characterizes properly the phenological cycle in vegetation with nearly periodic dynamics, such as grasslands and agricultural areas. The R package sephora was used for all computations in this paper.


翻译:植被物候学研究同步的静止事件,例如植被返青和叶片衰老,这些事件可被视为对气候约束的适应性响应。本文提出一种从卫星影像植被指数时间序列的多年度观测中估计年度物候曲线的方法。我们将经典谐波回归模型拟合到年度时间序列上,从而将原始数据集解释为功能过程的实现。应用层次聚类定义一组近似同质的年度(平滑)时间序列,进而在像元尺度上估计出具有代表性的理想化物候曲线。该曲线通过将基于功能主成分的混合模型拟合到同质时间序列组而得到。利用理想化物候曲线,我们采用标准微积分准则估计以下物候参数(静止事件):返青期、生长季开始、成熟期、衰老期、生长季结束和休眠期。通过将所提方法应用于墨西哥北部某动植物保护区的草地、森林和旱作农业区的四个不同数据立方体(2000年至2023年一种常用卫星植被指数的时间序列),我们验证了该方法能够准确表征草原和农业区等具有近似周期性动态的植被物候周期。本文所有计算均使用R包sephora完成。

0
下载
关闭预览

相关内容

《图机器学习》课程
专知会员服务
49+阅读 · 2024年2月18日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
专知会员服务
55+阅读 · 2020年3月16日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
利用动态深度学习预测金融时间序列基于Python
量化投资与机器学习
18+阅读 · 2018年10月30日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
论文浅尝 | 利用 RNN 和 CNN 构建基于 FreeBase 的问答系统
开放知识图谱
11+阅读 · 2018年4月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
Layer Normalization原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
32+阅读 · 2017年6月17日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
全面的反无人机系统培训计划
专知会员服务
0+阅读 · 今天10:28
探秘Palantir:驱动美情报的科技巨头
专知会员服务
3+阅读 · 今天3:14
《美国海军军事海运司令部 2026年手册》
专知会员服务
3+阅读 · 今天3:05
《人工智能使能系统可靠性框架》
专知会员服务
7+阅读 · 今天2:28
2026“人工智能+”行业发展蓝皮书(附下载)
专知会员服务
17+阅读 · 4月26日
《强化学习数学基础》
专知会员服务
13+阅读 · 4月26日
“Maven计划”的发展演变之“Maven智能系统”应用
相关资讯
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
利用动态深度学习预测金融时间序列基于Python
量化投资与机器学习
18+阅读 · 2018年10月30日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
论文浅尝 | 利用 RNN 和 CNN 构建基于 FreeBase 的问答系统
开放知识图谱
11+阅读 · 2018年4月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
Layer Normalization原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
32+阅读 · 2017年6月17日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员