Google DeepMind і WRI випустили глобальну карту типів лісу на основі ШІ для земного покриву 2020 року

Google DeepMind і World Resources Institute розробили ForTy, карту ШІ, що вирізняє первинні ліси, лісові плантації та ферми деревних культур у світі. Вона відносить площу суходолу світу за 2020 рік до шести класів з роздільністю 10 метрів; автори називають її першою глобальною картою такого типу.

Шість класів земного покриву для EUDR

ForTy, скорочення від Forest Typology, класифікує землю як первинний ліс, природно відновлений ліс, висаджений ліс, лісову плантацію, деревні культури (зокрема олійну пальму, гевею чи какао) та інші землі. Карта показує найпоширеніший клас у кожному квадратному кілометрі, а вихідні дані мають роздільність 10 метрів. Раніші набори даних, зокрема від Європейської комісії, охоплюють лише частини світу.

Регламент ЄС щодо продукції без дефорестації забороняє товари, пов'язані з лісами, вирубаними чи деградованими після 31 грудня 2020 року. Компаніям, що оцінюють ризики постачання, треба знати, як використовували ділянку у 2020 році; ForTy дає цей орієнтир.

Супутникова модель та експертні виправлення

ForTy працює на AlphaEarth Foundations, що стискає дані супутників у компактний опис пікселя. Кілька моделей розпізнавання зображень будуються на цих описах. Перша модель навчається на перевірених прикладах; її прогнози із зовнішніми даними про висоту дерев, будівлі та втрату лісу стають навчальними даними для другої моделі. Останній крок аналізує дані за кілька років разом, щоб згладити аномалії.

Під час активного навчання експерти додали близько 43 000 прикладів, щоб виправити помилки: виноградники Європи, класифіковані як деревні культури; природні соснові ліси Центральної Америки, позначені як висаджені; пропущені олійні пальми в Африці й Індонезії. Дослідники використовують 40-річний період ротації, щоб відокремити плантації від інших висаджених лісів, хоча кажуть, що цей поріг не підходить для кожного регіону.

Точність, обмеження та доступність

Два експерти перевірили кожну з 8 190 випадкових ділянок і виявили правильність карти у 90,2% випадків. Автори попереджають, що загальна оцінка зростає завдяки легко визначуваному класу інших земель. Карта правильно визначила 89% первинних лісів, підтверджених на місцевості, але знайшла лише близько половини деревних культур і висаджених лісів та 60% плантацій.

На тих самих даних ForTy перевершила карти Єврокомісії для EUDR: 95,5% проти 93,6% для класифікації ліс/неліс і 90,9% проти 87,8% для типів лісу. Дослідники оцінюють, що у світі близько 4,1 млрд га лісу, зокрема майже 3,9 млрд га природного, з яких близько 2 млрд га первинного.

Регіональні помилки залишаються. Карта переоцінює первинний ліс в Азії приблизно на 200 млн га, переважно в хвойних лісах Росії, а в Африці пропускає близько 94 млн га лісу, ймовірно через відкриті сухі ліси та савани. Близько двох третин площі лісів Швеції висаджені, тоді як природний ліс покриває лише близько однієї п'ятої.

Деякі види землекористування важко класифікувати. У деяких регіонах карта досі позначає затінене какао або каву під природним наметом як ліс; вибірково вирубані або вигорілі ліси також проблемні. У ForTy ще немає класу відкритих лісистих територій, які EUDR розглядає окремо. Карта, шар класифікації та тестові дані вільно доступні за CC BY 4.0, зокрема в Google Earth Engine. Google DeepMind оприлюднила код у репозиторіях GeeFlow і JEO.

Джерела: The Decoder