論文の概要: Global-Scale Self-Supervised Spatiotemporal Learning for NDVI Time-Series Reconstruction
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.02322v1
- Date: Mon, 03 Aug 2026 14:46:25 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-04 21:56:46.385057
- Title: Global-Scale Self-Supervised Spatiotemporal Learning for NDVI Time-Series Reconstruction
- Title(参考訳): NDVI時系列再構成のための大域的自己監督時空間学習
- Abstract要約: NDVI再構成のためのグローバルな自己監督型時空間フレームワークを提案する。
このフレームワークは、人工的に比較的クリーンな観測によって監視信号を構成する。
提案手法は, 植生の動態を正確に把握し, キーフェノロジー状態の把握を可能にする。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 9.201150739299447
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Accurate and efficient reconstruction of cloud-contaminated and noise-corrupted NDVI time series remains a challenge in remote sensing. Deep learning provides a promising solution for modeling complex spatiotemporal dependencies; however, its application is often limited by the difficulty of obtaining paired clear-sky and degraded NDVI data for identical spatiotemporal locations. To address this issue, we propose GloSSR, a Global-scale Self-supervised Spatiotemporal framework for NDVI Reconstruction. The framework constructs supervisory signals by artificially degrading relatively clean NDVI observations with realistic cloud contamination patterns, producing self-supervised training pairs that closely mimic real-world degradation. It further introduces an end-to-end spatiotemporal learning network that jointly captures long-range temporal dependencies and short-term spatiotemporal correlation through a bidirectional Transformer with a ConvLSTM architecture. A temporal-channel attention-based reconstruction module is incorporated to enhance informative features, while a spatiotemporal prior constraint is designed to preserve both fine-scale structures and long-term phenological trends during optimization. Extensive evaluations on MODIS NDVI data demonstrate the effectiveness of the proposed framework across both artificial and real-world scenarios. In artificial degraded-pixel reconstruction experiments, GloSSR consistently outperforms the comparison methods. Time-series analyses based on real observations further demonstrate that the proposed framework can accurately characterize vegetation dynamics and capture the key phenological states. Long-term vegetation trend analysis and the transferability analysis to AVHRR data validate the scalability of the framework and illustrate its broad applicability for large-scale environmental monitoring.
- Abstract(参考訳): 雲汚染されたNDVI時系列の高精度かつ効率的な再構成は、リモートセンシングの課題である。
深層学習は、複雑な時空間依存をモデル化するための有望なソリューションを提供するが、その応用は、時空間の同じ位置において、ペア化されたクリアスキーと劣化したNDVIデータを取得することの難しさによって制限されることが多い。
この問題に対処するため,NDVI再構成のためのグローバルスケール自己監督型時空間フレームワークGloSSRを提案する。
このフレームワークは、比較的クリーンなNDVI観測を現実的な雲汚染パターンで人工的に分解し、現実世界の劣化を忠実に模倣する自己監督的なトレーニングペアを生成することで、監視信号を構成する。
さらに,ConvLSTMアーキテクチャを用いた双方向トランスフォーマーを用いて,長期の時間的依存関係と短期の時空間相関を共同でキャプチャする,エンドツーエンドの時空間学習ネットワークを導入する。
時間チャネルアテンションに基づく再構築モジュールは情報的特徴を高めるために組み込まれ、時空間事前制約は、最適化中の微細構造と長期の表現学的傾向の両方を保存するように設計されている。
MODIS NDVIデータに対する広範囲な評価は、人工シナリオと実世界のシナリオの両方で提案されたフレームワークの有効性を示す。
人工劣化画素再構成実験において、GloSSRは一貫して比較方法より優れている。
実観測に基づく時系列解析により,本フレームワークは植生の動態を正確に把握し,重要な現象を捉えることができることを示した。
長期植生トレンド分析とAVHRRデータへの転送可能性解析は,フレームワークのスケーラビリティを検証し,大規模環境モニタリングへの適用性を示した。
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