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在三个大洲的物候和地理分布偏移下,Prithvi作物分类基础模型的可迁移性与运行可靠性

Transferability and operational reliability of a Prithvi crop classification foundation model under phenological and geographic shift across three continents

· 6天前

精选理由

揭示作物模型跨洲迁移受物候错位影响,并提供无需重训的可靠部署方案。

AI 摘要

arXiv:2610.08810v1 公告类型:new 摘要:研究表明,在大型卫星档案上预训练并经过微调的地理空间基础模型(GeoFMs)能够提高作物分类精度和地理迁移能力。然而,这些模型超出训练分布后的运行表现仍缺乏充分刻画。我们评估了广泛采用的GeoFM [Prithvi-EO-2.0]在三个大洲、12个国家的37个事件中的分布外表现,并使用区域参考产品进行了验证。结果显示,平均总体精度(OA)从美国的0.65降至欧洲的0.40。除精度指标外,我们还评估了模型性能的五个关键方面:模型置信度是否能够指示信号失效、对观测时间窗口的敏感性、类别体系粗化的影响,以及对波段缺失和云及阴影污染的鲁棒性。当观测时间窗口与当地作物物候期不匹配时,精度会崩溃,而确定性置信度仍然很高。在八组配对事件中的七组中,预期校准误差有所增加;在每个受影响场景中,有12%至51%的区域被模型以高置信度错误标注,而此时精确率接近于零。蒙特卡洛dropout熵在全部八组事件中都检测到了这种偏移,表明表面上的跨大陆性能下降,很大程度上反映的是物候错配,而非空间迁移。无需重新训练即可通过两项调整恢复精度。根据模型的主要混淆情况,将13个类别合并为10个类别,使平均OA提高了8.4个百分点。将时间窗口压缩至接近实时应用,在45至90天的平台期内仍能保持精度,并在约75天时达到峰值;不过,短于30天的窗口比该平台期低约0.11。因此,经过微调的作物GeoFMs只有在观测时间窗口与当地生长季相匹配时,才能实现有效迁移。我们将这些发现转化为已发布模型可靠部署的运行指南。

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