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Using long temporal reference units to assess the spatial accuracy of global satellite-derived burned area products
Remote Sensing of Environment ( IF 13.5 ) Pub Date : 2021-11-26 , DOI: 10.1016/j.rse.2021.112823
Magí Franquesa 1 , Joshua Lizundia-Loiola 1 , Stephen V. Stehman 2 , Emilio Chuvieco 1
Affiliation  

In recent years, the growing availability of global satellite-derived burned area (BA) products has led to the development of methods and protocols to rigorously estimate their accuracy metrics. These protocols are based on design-based inference and provide unbiased estimators of various dimensions of accuracy. Current procedures consider the spatial and temporal dimension when obtaining the independent reference data used to assess accuracy, commonly based on the Landsat imagery archive as the basic source. The protocol in which the temporal dimension is addressed in the reference data impacts the accuracy metrics. For example, the 8–16-day sampling units usually recommended in Stage 3 BA validation protocols may result in confounding of spatial and temporal classification errors. However, both errors have different implications from a user's perspective, depending on whether the spatial detection or the temporal dating are relevant. While maintaining the fundamentals of current validation protocols, this study presents a new approach based on long temporal reference units (> 48 days) to diminish the influence of temporal reporting (i.e., dating errors) on the spatial accuracy estimates. This methodology is applied to estimate the accuracy of several global BA products for the period 2017–2019, including two European BA products, the FireCCI51 and C3SBA10, and NASA's standard BA product, the MCD64A1 collection 6 (MCD64C6). Global estimates showed similar performance for the three products; BA commission errors ranged from 17.2% ± 1.1% for C3SBA10 to 19.4% ± 1.1% for FireCCI51, and BA omission errors ranged from 43.1% ± 1.9% for FireCCI51 to 49.3% ± 2.2% for MCD64C6 (± values are one standard error). The total burned area was consistently underestimated in all products. These errors are much lower relative to those obtained in recent Stage 3 validation exercises based on short temporal reference units, which estimated global commission and omission errors greater than 40% and 70%, respectively. Thus, this study demonstrates that using long reference units provides a method to address the impact of BA product dating errors on estimates of spatial accuracy metrics, particularly for those products with lower temporal resolution or for areas with greater cloud coverage. Validation methods developed in this study may contribute to improving future protocols adopted by the Committee on Earth Observation Satellites (CEOS) Land Product Validation (LPV) subgroup.



中文翻译:

使用长时空参考单位评估全球卫星衍生燃烧面积产品的空间精度

近年来,全球卫星衍生的燃烧区 (BA) 产品的可用性不断提高,导致开发方法和协议以严格估计其精度指标。这些协议基于基于设计的推理,并提供各种精度维度的无偏估计。当前的程序在获取用于评估准确性的独立参考数据时会考虑空间和时间维度,通常基于 Landsat 影像档案作为基本来源。在参考数据中处理时间维度的协议会影响准确性指标。例如,阶段 3 BA 验证协议中通常推荐的 8-16 天采样单位可能会导致空间和时间分类错误的混淆。但是,这两个错误对用户的影响不同 s 的观点,取决于空间检测或时间约会是否相关。在保持当前验证协议的基本原理的同时,本研究提出了一种基于长时间参考单位(> 48 天)的新方法,以减少时间报告(即,约会错误)对空间精度估计的影响。该方法用于估计 2017-2019 年期间几种全球 BA 产品的准确性,包括两种欧洲 BA 产品 FireCCI51 和 C3SBA10,以及 NASA 的标准 BA 产品 MCD64A1 集合 6 (MCD64C6)。全球估计显示这三种产品的性能相似;BA 调试误差范围从 C3SBA10 的 17.2% ± 1.1% 到 FireCCI51 的 19.4% ± 1.1%,而 BA 遗漏误差范围从 FireCCI51 的 43.1% ± 1.9% 到 49.3% ± 2。MCD64C6 为 2%(± 值是一个标准误差)。所有产品的总燃烧面积一直被低估。与最近基于短时间参考单位的第三阶段验证练习中获得的误差相比,这些误差要低得多,后者估计全球佣金和遗漏误差分别大于 40% 和 70%。因此,本研究表明,使用长参考单位提供了一种方法来解决 BA 产品测年误差对空间精度度量估计的影响,特别是对于那些时间分辨率较低的产品或云覆盖范围较大的区域。本研究中开发的验证方法可能有助于改进地球观测卫星委员会 (CEOS) 土地产品验证 (LPV) 小组未来采用的协议。所有产品的总燃烧面积一直被低估。与最近基于短时间参考单位的第三阶段验证练习中获得的误差相比,这些误差要低得多,后者估计全球佣金和遗漏误差分别大于 40% 和 70%。因此,本研究表明,使用长参考单位提供了一种方法来解决 BA 产品测年误差对空间精度度量估计的影响,特别是对于那些时间分辨率较低的产品或云覆盖范围较大的区域。本研究中开发的验证方法可能有助于改进地球观测卫星委员会 (CEOS) 土地产品验证 (LPV) 小组未来采用的协议。所有产品的总燃烧面积一直被低估。与最近基于短时间参考单位的第三阶段验证练习中获得的误差相比,这些误差要低得多,后者估计全球佣金和遗漏误差分别大于 40% 和 70%。因此,本研究表明,使用长参考单位提供了一种方法来解决 BA 产品测年误差对空间精度度量估计的影响,特别是对于那些时间分辨率较低的产品或云覆盖范围较大的区域。本研究中开发的验证方法可能有助于改进地球观测卫星委员会 (CEOS) 土地产品验证 (LPV) 小组未来采用的协议。与最近基于短时间参考单位的第三阶段验证练习中获得的误差相比,这些误差要低得多,后者估计全球佣金和遗漏误差分别大于 40% 和 70%。因此,本研究表明,使用长参考单位提供了一种方法来解决 BA 产品测年误差对空间精度度量估计的影响,特别是对于那些时间分辨率较低的产品或云覆盖范围较大的区域。本研究中开发的验证方法可能有助于改进地球观测卫星委员会 (CEOS) 土地产品验证 (LPV) 小组未来采用的协议。与最近基于短时间参考单位的第三阶段验证练习中获得的误差相比,这些误差要低得多,后者估计全球佣金和遗漏误差分别大于 40% 和 70%。因此,本研究表明,使用长参考单位提供了一种方法来解决 BA 产品测年误差对空间精度度量估计的影响,特别是对于那些时间分辨率较低的产品或云覆盖范围较大的区域。本研究中开发的验证方法可能有助于改进地球观测卫星委员会 (CEOS) 土地产品验证 (LPV) 小组未来采用的协议。估计全球佣金和遗漏错误分别大于 40% 和 70%。因此,本研究表明,使用长参考单位提供了一种方法来解决 BA 产品测年误差对空间精度度量估计的影响,特别是对于那些时间分辨率较低的产品或云覆盖范围较大的区域。本研究中开发的验证方法可能有助于改进地球观测卫星委员会 (CEOS) 土地产品验证 (LPV) 小组未来采用的协议。估计全球佣金和遗漏错误分别大于 40% 和 70%。因此,本研究表明,使用长参考单位提供了一种方法来解决 BA 产品测年误差对空间精度度量估计的影响,特别是对于那些时间分辨率较低的产品或云覆盖范围较大的区域。本研究中开发的验证方法可能有助于改进地球观测卫星委员会 (CEOS) 土地产品验证 (LPV) 小组未来采用的协议。特别是对于时间分辨率较低的产品或云覆盖范围较大的区域。本研究中开发的验证方法可能有助于改进地球观测卫星委员会 (CEOS) 土地产品验证 (LPV) 小组未来采用的协议。特别是对于时间分辨率较低的产品或云覆盖范围较大的区域。本研究中开发的验证方法可能有助于改进地球观测卫星委员会 (CEOS) 土地产品验证 (LPV) 小组未来采用的协议。

更新日期:2021-11-26
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