地球観測データからの生け垣および直線状の樹木特徴の汎用的マッピングに向けて：ドイツの全国プロダクト

要旨: 生垣やその他の線状の多年生木本（線状木質）特徴は、特に集中的に管理された農業景観の中で価値ある生態系サービスを提供する。これらは、植生が大きく多様であることに加え、貴重な送粉者を含む多くの動物や昆虫にとっての餌場・休息場所・営巣場所であることから、気候変応や生物多様性などにとって重要な要素である。したがって、それらには専用の管理・保全・配慮が必要となる。ゆえに、地球観測データからこれらの特徴を体系的かつ大規模にマッピングすることは、高い重要性を持つ。しかし、研究対象地域で遭遇するセンサ種の多様性、空間解像度、データ取得条件、そして複雑な景観の変動性を踏まえると、線状木質特徴のマッピングのための、転用可能で再利用可能なワークフローは、主要な方法論上の課題として残っている。本研究では、互いに独立して最適化可能な2つの構成要素を軸にした、モジュール型のワークフローを提案する。第一に、異種の地球観測データを統合して二値の木質植生マスクへと取りまとめる柔軟な入力データ・インターフェースであり、第二に、そのマスク内において線状の形状と非線状の形状を分離するために訓練された深層ニューラルネットワークである。本ワークフローは、単一の学習済みモデルを再学習なしで用いることで、3つの入力ソースからドイツ全土について国規模の線状木質特徴マップを3種類導出することにより実証する。評価は、4つの連邦州バイオトープ・マッピング実施キャンペーンから得られた洗練された参照データとの照合により行い、さらに既存の線状木質特徴マップ2種との比較も行う。その結果、このワークフローは国レベルで、評価サイトすべてにおいて競争力のある結果を生み出すことが示される。モジュール型の設計と、その国規模における適用可能性の実証は、ドイツを超えて、スケーラブルで一般化可能な線状木質特徴マッピングのための基盤を提供する。