I AE S In t er na t io na l J o urna l o f   Art if icia l In t ellig ence   ( I J - AI )   Vo l.  1 5 ,   No .   5 ,   Octo b er   2 0 2 6 ,   p p .   4 9 3 3 ~ 494 5   I SS N:  2 2 5 2 - 8 9 3 8 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijai.v 15 .i 5 . p p 4 9 3 3 - 494 5           4933     J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ij a i . ia esco r e. co m   Sa tellit e  ima g ery a nd deep l ea rning  f ra mewo rk  f o r hi g hwa y   co nstruction  with  minima l veg etati o n impa ct       M ee na k s hi,   Ra j esh   T ha lwa g a l Ma t ha   D e p a r t me n t   o f   C o mp u t e r   S c i e n c e   a n d   En g i n e e r i n g ,   D a y a n a n d a   S a g a r   U n i v e r si t y ,   B e n g a l u r u ,   I n d i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Feb   25 ,  2 0 2 5   R ev is ed   J u l   13 ,  2 0 2 6   Acc ep ted   J u l   21 ,  2 0 2 6       Co n stru c ti n g   r o a d s  th r o u g h   v e g e tate d   terra in   fo rc e s  a   trad e - o ff  b e twe e n   m in imiz in g   e c o l o g ica l  h a rm   a n d   p re se rv in g   c o n str u c ti o n a l  e a se .   Th is  wo r k   p re se n ts  a   u n ifi e d ,   e n d - to - e n d   f ra m e wo rk   th a t  re c o n c il e s  b o th   o b jec ti v e s,   with   t h re e   m a jo r   c o n tri b u ti o n s.   F i rst,   p r o p o se   a   h y b ri d   p e rc e p ti o n   m o d e l  t h a t   fu se s  a   g ra p h   c o n v o lu ti o n a l  n e two rk   (G CN) — c a p tu rin g   sc e n e - l e v e l  sp a ti a l   c o n tex t — wit h   a   c a p su le  n e two rk   (Ca p sN e t)  th a t   e n c o d e s  p a rt - wh o le   re latio n sh i p s  f o r  re li a b le  d e tec ti o n   o f  sm a ll ,   c l u ste re d   v e g e tatio n ;   th is   c o n fig u ra ti o n   a tt a i n s a n   a v e ra g e   p re c isio n   (AP)   o f  0 . 9 2 5 ,   a v e ra g e   re c a ll   (AR)   o f  0 . 9 4 8   (i n ters e c ti o n   o v e r  u n io n   (Io U)   =   0 . 5 ),   a n d   9 8 %   l a n d - c o v e r   c las sifica ti o n   a c c u ra c y   o n   u n se e n   d a ta.  S e c o n d ,   we   in tro d u c e   a n   e c o lo g ica l - se n siti v it y   c o st   m a p   f u sin g   v e g e tatio n   n o rm a li z e d   d iffere n c e   v e g e tatio n   in d e x   ( NDVI )   with   terra in   sl o p e ,   o v e r  wh ich   we   e v a lu a te  Dij k st ra ,   A* ,   a   n o v e l  Ec o - Aw a re   A*   e m b e d d in g   a   v e g e tatio n - a v o i d a n c e   p e n a lt y ,   a n d   a n   non - d o m in a ted   so rti n g   g e n e ti c   a lg o rit h m   II  ( N S G A - II )   m u lt i - o b jec ti v e   se a rc h   th a t  jo in tl y   m in imiz e s  p a th   len g th   a n d   v e g e tatio n   d a m a g e .   T h ird ,   o n   a   b e n c h m a rk   m o d e led   o n   t h e   Be n g a lu ru – Ka n a k a p u ra   r o a d   (ND VI  =   0 . 7 ,   slo p e   =   0 . 3 ),   t h e   e c o - se n siti v e   r o u te  l o we rs  se g m e n t  ND VI  b y   ro u g h l y   6 9 %   a n d   e li m in a tes   a ll   h ig h - c a n o p y   e x p o su re   wh il e   a d d i n g   o n ly   a b o u t  8 %   to   p a th   len g t h   v e rsu s  a n   o p ti m ize d   n o n - v e g e tate d   ro u te.   To g e th e r,   t h e se   c o m p o n e n ts  e n a b le au to m a ted ,   e c o lo g ica ll y   a wa re   ro a d   p lan n i n g   d irec tl y   fr o m   ima g e ry .   K ey w o r d s :   Ar tific ial  in tellig en ce   C o m p u ter   v is io n   C o n v o lu tio n al  n eu r al  n etwo r k   Dee p   lear n in g   No r m alize d   d if f e r en ce   v eg etatio n   in d ex   Satellite im ag e   T h is i s  a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Me en ak s h i   Dep ar tm en t o f   C o m p u ter   Scie n ce   an d   E n g in ee r in g ,   Da y an an d a  Sag ar   Un iv er s ity   B en g alu r u ,   I n d ia   E m ail:  m ee n ak s h ib 4 3 7 @ g m ai l.c o m       1.   I NT RO D UCT I O N   Ar tific ial  in tellig en ce   ( AI )   h as   b ec o m e  a  tr a n s f o r m ativ e   f o r c e  in   in f r astru ctu r e  co n d itio n   m o n ito r in g ,   r esh ap in g   m o d e r n   ass et  m an a g em en t  p r ac tices  ag ain s t  th e   b ac k d r o p   o f   f ast - p ac ed   u r b an i za tio n   an d   th e   p u s h   f o r   s u s tain ab le  d e v elo p m e n t .   C o n v en tio n al  ap p r o ac h es  to   th is   p r o b lem   h a v e  lo n g   r elied   o n   m an u al  in s p ec tio n ,   g r o u n d - b ased   s en s o r s ,   an d   p er io d ic  v is u al  s u r v e y s   to   g au g e  th e   s tate  o f   r o ad s ,   b r id g es,   b u ild in g s ,   an d   s im ilar   ass et s   [ 1 ] – [ 4 ] .   T h ese  m eth o d s   wo r k   u p   to   a  p o in t,  b u t  th ey   ca r r y   r ea l  lim itatio n s :  th ey   d em an d   s u b s tan tial  lab o r ,   co n s u m e  s ig n if ican t  tim e,   co v e r   o n ly   lim ited   ar ea s ,   an d   ca n n o t  s u s tain   c o n tin u o u s   o v er s ig h t   o f   ex ten s iv e  in f r astru ctu r e  n etwo r k s .   C o m p o u n d in g   th ese  s h o r tco m in g s ,   tr a d itio n al  m o n ito r in g   lar g ely   ig n o r es  th e  en v i r o n m e n tal  s id e  o f   in f r astru ctu r e  d ev elo p m e n t,  leav in g   v e g etatio n   lo s s   an d   b r o ad er   la n d - c o v er   ch an g e  i n   s u r r o u n d in g   ar ea s   u n ac co u n ted .   So m e  o f   th e  w ay s   in   wh ich   th e  en v ir o n m en t  co u ld   b e  af f ec ted   n eg ativ el y   alo n g   th e  r o u tes m a y   n o t b e  well  co n s id er ed   in   r o ad   alig n m en t.   T h e  s h o r ta g e  o f   i n f r astru ctu r e  in   th e  c o u n tr y   m ak es  tr a n s p o r t  r o u tes  cr u cial  f o r   t h e   n atio n ’ s   d ev elo p m e n t.  R em o tely   s en s e d   d ata  an d   m ac h i n e  lear n i n g   ( ML )   alg o r it h m s   h av e  i n cr ea s ed   th e  ac cu r ac y   o f   lan d - co v e r   class if icatio n ,   wh er ea s   m u lti - o b jectiv e  o p tim i za tio n   m ak es  it  f ea s ib le  to   n av ig ate  tr ad e - o f f s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell ,  Vo l.  1 5 ,   No .   5 ,   Octo b er   2 0 2 6 :   4 9 3 3 - 494 5   4934   am o n g   m u ltip le  o b jectiv es .   Yet,   ch ain   p lan n in g   s t ill  en tails   d is co n n ec ted   s tag es:  p er ce p tio n   ( class if icatio n /s eg m en tatio n )   i s   d esig n ed   in d ep e n d en tly   f r o m   r o u tin g ,   o r   o p tim izatio n   is   co n d u cted   o v e r   a   cr u d e,   h eu r is tic  co s t  g r id .   E c o R o u te  I ‑ Net  r em e d ies  th e  lack   th r o u g h   t h e  f o llo win g   in te g r ated   an d   m o d u lar   s y s tem   r an g in g   f r o m   p er ce p tio n   to   d ec is io n :   a   b ase  m o d el   au g m e n tin g   s eg m en tatio n /cla s s if icatio n   p ip elin e   ( ViT - L ar g e   +   Swin   T r a n s f o r m er ) ,   y iel d in g   h ig h - r eso lu tio n   t h em atic  m ap s .   E m p ir ically ,   th e  in teg r ated   s y s tem   is   ac cu r ate  an d   y ield s   co n s tr u ctiv e  s av in g s   r elev an t  to   th e  ab s tr ac ted   p r o ject  r eq u ir e m en t.  C o n tr ib u tio n s :  a   u n if ied   p e r ce p tio n - to - d ec is io n   f r am ewo r k   in teg r atin g   f o u n d atio n   m o d el - b ased   lan d   c o v er   m a p p in g   with   m u lti - o b jectiv e  r o u tin g .   A  m ath em atica lly   b ased   co m p o s ite  co s t  s u r f ac e  f o r   v eg etatio n ,   h y d r o l o g y ,   ter r ain ,   an d   c o n s tr u ctab ilit y   ter m s .   I n   r ec e n t  y ea r s ,   AI – b ased   a p p r o ac h es,   p ar ticu lar l y   th o s e  t h at  m ak e   u s e  o f   s atellite  im ag er y ,   h av e   em er g ed   as  p o wer f u l  an d   s ca lab le  to o ls   f o r   in f r astru ctu r e  m o n ito r in g   an d   m an ag e m e n t.  Hig h - r eso lu tio n   s atellite  im ag es  m ak e  it  p o s s ib le  to   o b s er v e  lar g e  g eo g r ap h ic  ar ea s   an d   co llect  u p d a ted   in f o r m atio n   at  f r eq u e n t in ter v als,  en ab lin g   n e ar   r ea l - tim e  m o n ito r in g   o f   cr itical  in f r astru ctu r e  ass ets  [ 5 ] – [ 8 ] .  B y   s h i f t i n g   f r o m   m a n u a l   i n s p e c t i o n   t o   A I - d r i v en   s a t e l li t e   i m a g e   a n a l y s i s ,   i n f r a s t r u c t u r e   h e a lt h   c a n   b e   e f f i c i e n t l y   a s s ess e d   a c r o s s   l a r g e   n e t w o r k s   w h i l e   t h e   s a m e   m o d e l s   s i m u l t a n e o u s l y   d e t ec t   a n d   q u a n t i f y   v e g e t a t i o n   l o s s   f r o m   e x p a n s i o n ,   m a i n t e n a n c e ,   a n d   u r b a n   d ev e l o p m e n t ,   j o i n tl y   s u p p o r t i n g   s u s t a i n a b l e ,   r es i l ie n t   d e v e l o p m e n t   [ 9 ] – [ 1 1 ] .   Su b s tan tial  o b s tacle s   s til l  s tan d   in   th e  way :  th e  s h ee r   s ca le   o f   av ailab le  d ata,   th e  s u b tlety   o f   m an y   s tr u ctu r al   d ef ec ts ,   an d   th e  d if f icu lty   o f   t ellin g   au th en tic  v eg etatio n   lo s s   ap ar t  f r o m   ch an g es  d r iv en   b y   s ea s o n   o r   clim ate.   T h ese  f ac to r s   k ee p   t h e  f u s io n   o f   h ig h - r eso lu tio n   s atellite  d ata  with   AI - b ased   m o n ito r in g   an   ac tiv e   r esear ch   f r o n tier ,   o n e  th at  ca lls   f o r   d ee p   lear n in g   m o d els  ca p ab le  o f   p ick in g   u p   o n   f in e - g r ain ed   c u es  tied   to   s tr u ctu r al   wea r ,   er o s io n ,   a n d   s h if tin g   v e g etatio n   co v e r .   T h is   p r o ject  r e s p o n d s   with   a  u n if ie d ,   r ea l - ti m e  f r am ewo r k   b u ilt  on  c o n v o lu tio n al  n eu r al   n etw o r k s   ( C NNs )   th at  f la g s   d eg r a d atio n   s ig n als  s u ch   as  cr ac k s ,   wea r ,   a n d   er o s io n   wh ile  s im u ltan eo u s ly   m ea s u r in g   n ea r b y   v e g etatio n   lo s s   [ 1 2 ] – [ 1 4 ] ,   g iv i n g   p la n n er s   a  s ca lab le,   co s t - ef f ec tiv e ,   au to m ated   s u b s titu te  f o r   m a n u al  in s p ec tio n .   I n   p r ac tice,   t h is   en ab les  p r o ac tiv e  m ain ten a n ce ,   cu ts   o p er ati n g   co s ts ,   an d   lim its   h ar m   to   v eg etatio n   [ 1 5 ] ,   [ 1 6 ] ,   in   k ee p in g   with   s m ar t  city   o b j ec tiv es  an d   wid er     s u s tain ab ilit y   tar g ets.   T h e  p ap er   m ak es  th r ee   co n tr i b u tio n s .   First,  it  p r esen ts   a  s i n g le  p er ce p ti o n - to - d ec is io n   f r am ewo r k   th at  jo in s   f o u n d atio n - s ty le  la n d - co v e r   m a p p in g   with   m u lti - o b jectiv e  r o u tin g .   Seco n d ,   it  d ef in es  a  c o m p o s ite  co s t  s u r f ac e,   i n   clo s ed   m ath em atica l  f o r m ,   th at   co m b i n e s   v eg etatio n ,   ter r ain ,   an d   c o n s tr u ctab ilit y   ter m s .   T h ir d ,   it  i n tr o d u ce s   an   E c o - A war e  A*   p lan n er   a n d   a   n o n - d o m in ated   s o r tin g   g e n etic  alg o r ith m   I I   ( NSGA - II )   Par eto   s ea r ch   th at  m a k e  t h e  v eg etatio n - v er s u s - f ea s ib ili ty   tr ad e - o f f   e x p licit,  an d   it  r elea s es  a  f u lly     r ep r o d u cib le  im p lem e n tatio n .       2.   L I T E R AT U RE   R E VI E W   Mo n ito r in g   i n f r astru ctu r e  d ev elo p m en t  an d   v eg etatio n   co v e r   d y n a m ics  h as  b ec o m e  a  v er y   im p o r tan t   p r o ce s s   with   r eg ar d s   to   m o d e r n   u r b a n izatio n ,   clim ate  tr en d s ,   an d   an   in cr ea s e  in   ec o s y s te m   d eg r ad atio n .   T h e  co m b in atio n   o f   s atellite  im ag e r y   an d   AI ,   esp ec ially   with   r eg ar d s   to   d ee p   lear n in g ,   h as  s ig n if ican tly   en h a n ce d   th e  p r o ce s s   o f   o b s er v in g   s tr u ctu r al  d ev elo p m en t  an d   v e g et atio n   d estru ctio n   o n   a  lar g e  s p atial  an d   tem p o r al  s ca le.   T h e  in itial  p r o ce s s   was   m ain ly   d o m in ate d   b y   o b s er v atio n s   an d   r u le - b ased   s y s tem s ,   wh er ea s   m o d er n   s y s tem s   ar e  in cr ea s in g ly   u p g r ad in g   to   d ee p   lear n in g   a n d   m u lti - tem p o r al  s atellite  im ag es.   E ar ly   ac co m p lis h m e n ts   p r o v ed   th e  ca p ab ilit y   o f   f in e - s c ale  v eg etatio n   an aly s is .   T h e   p r o g r ess   ac h iev ed   b y   Ar k in   et  a l.   [ 1 ]   p av ed   th e   way   f o r   t h e  an aly s is   o f   v e g etatio n   lo s s   b ased   o n   v er y   h ig h - r eso lu tio n   im ag er y .   T h is   wo r k   f o cu s ed   o n   th e   ass ess m en t  o f   th e   s ev er ity   o f   f ir es  u s in g   air b o r n e  i m ag er y .   Fin e - s ca le  v eg etatio n   an aly s is   p r o v e d   wo r k ab le  in   s ev er al  ea r ly   s tu d i es.  W o r k in g   f r o m   v er y - h ig h - r eso lu tio n   air b o r n e   im ag er y ,   Ar k in   et  a l.   [ 1 ]   ass ess ed   f ir e  s ev er ity   an d ,   in   d o in g   s o ,   ad v an ce d   th e  m ea s u r e m en t  o f   v eg etatio n   lo s s .   B ai  et  a l.   [ 2 ]   p r o p o s ed   a n   im p r o v ed   lu m in a n ce - co n tr a s t  s alien cy   m ap   b u ilt  o n   in ter f er o m etr ic  s y n t h etic  ap er tu r e  r ad a r   ( I n SAR )   co h er en ce   d if f er en ce s   an d   u s ed   it  to   d elin ea te  b u r n e d   ar ea s .   Plo m er   et  a l.   [ 3 ]   to o k   a   C NN - b ased   r o u te,   co m b in in g   r ad ar   an d   o p tical  im ag er y   to   m ap   b u r n e d   ar ea s   an d   ca p tu r e  f ir e - d r iv e n   v eg etatio n   lo s s .   B u lato v   et  a l.   [ 4 ] ,   [ 5 ]   m o v e d   p ast  two - d im en s io n al  im ag er y   alto g eth er ,   u s in g   th r ee - d i m en s io n al   p o in t  clo u d s   to   s ep ar ate  v e g etatio n   f r o m   b u ilt  s tr u ctu r es   an d   ag ain   r ec o v er in g   v eg et atio n   lo s s   r eliab ly .   Salien cy   m ap   tech n iq u es  wer e   f u r th e r   in tr o d u ce d   in   t h e  an al y s is   b y   [ 2 ]   u s in g   th e  I n SAR   co h er en ce   d if f e r en ce   in   d eter m in in g   th e   b u r n ed   ar e as.  T h is   p r o ce s s   in d icate d   t h e   ef f ec tiv en ess   o f   th e  an al y s is   tech n iq u es  u s ed   i n   th e  s tu d y .   T ec h n iq u es  b ased   o n   th e  u s e  o f   C NN  wer e  f u r th er   ex p lo r e d   b y   [ 3 ] .   T h e  w o r k   f o c u s ed   o n   th e  an aly s is   b ased   o n   t h e  u s ag e  o f   r ad ar   an d   o p tical  im a g er y   i n   th e  b u r n   a r ea   d eter m in atio n .   T h is   in d icate d   th e  ef f ec tiv en ess   o f   th e   an aly s is   in   ca p tu r i n g   lo s s   d u e  to   v eg et atio n   f ir es.  I n   ad d itio n   to   th e  an aly s is   tech n iq u es   b ased   o n   two - d im en s io n al  im ag er y ,   tech n iq u es  b ased   o n   th r ee - d im en s io n al  p o in t  clo u d s   f o cu s ed   o n   th e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       S a telite  ima g ery  a n d   d ee p   lea r n in g   fr a mewo r k  fo r   h ig h w a y  c o n s tr u ctio n   w ith   min ima l   …   ( Meen a ksh i )   4935   an aly s is   b etwe en   v eg etatio n   a n d   m an - m ad e  s tr u ct u r es  wer e  f u r th er   ex p lo r ed   b y   [ 4 ] .   T h e  p r o ce s s   in d icate d   th e   ef f ec tiv en ess   in   ca p tu r in g   th e  l o s s   d u e  to   v eg etatio n   in   th e   s elec ted   r eg io n .   I m p r o v em en ts   in   d ee p   lear n in g   tech n iq u es c o m b in ed   with   t h e  ad v en t  o f   h ig h - r eso lu tio n   s atellite  d ata  h av e  f u r th e r   in cr ea s ed   th e  ac c u r ac y   o f   v e g etatio n   lo s s   d etec tio n .   C h o   et  a l .   [ 6 ]   u s ed   d ee p   l ea r n in g   tech n i q u es  in   co m b i n atio n   with   Plan etSco p e  s atellite  im ag er y   f o r   b u r n ed   ar ea   i d en tific atio n ,   in cr ea s in g   th e   ac cu r ac y   o f   u n item p o r al   v eg etatio n   lo s s   d etec tio n .   Dix o n   et  a l.   [ 8 ]   p r es en ted   th e   co n ce p t  o f   s p atio te m p o r al  d ee p   lear n in g   tech n iq u es  f o r   r ec o g n izin g   c an o p y - s ca le  tr ee   d ea th   in   r esp o n s e  to   f o r est  f ir es  f o r   p r ec is e  v eg etatio n   lo s s   m o n ito r in g   o v er   tim e.   J av e d   e t  a l.   [ 9 ]   p r esen ted   a   d ee p   lear n in g - b ased   m eth o d   f o r   ch a n g e   d etec tio n   o f   u r b a n   f o r est  co v er   u s in g   v er y   h i g h   r eso lu tio n   ( VHR )   s atellite  im ag er y .   As  d ee p   lear n in g   m atu r ed   a n d     h ig h er - r eso lu tio n   d ata  b ec a m e  av ailab le,   v e g etatio n - lo s s   d etec tio n   im p r o v ed   a g ain .   I n   s tu d ies   [ 6 ] ,   [ 7 ]     ap p lied   d ee p   lear n in g   to   u n item p o r al  Plan etSco p e  im ag er y   f o r   b u r n e d - ar ea   id e n tific atio n   an d   r ep o r ted     h ig h er   ac c u r ac y .   Dix o n   et  a l.   [ 8 ]   d ev elo p ed   s p atio tem p o r al   tech n iq u es  th at   r ec o g n ize   ca n o p y - s ca le  tr ee   m o r tality   af ter   f ir e,   wh ich   lets   th e  p r o ce s s   b e  f o llo wed   p r ec is ely   th r o u g h   tim e,   wh ile  J av ed   et  a l.   [ 9 ]   d etec ted   ch an g e  in   u r b an   f o r est  co v e r   f r o m   VHR  im ag er y .   Ve g etatio n   r ec o v er y   af ter   d is tu r b an ce   d r ew  atten tio n   to o .   Priy a   an d   Van i   [ 1 0 ]   b u ilt  an   u n s u p er v is ed   d ee p   m o d el  f o r   p o s t - f ir e  v eg etatio n   ch a n g e  an d   r ec o v er y ;  Su r   et  a l.   [ 1 1 ]   tr ac k ed   v eg etatio n   d eg r a d atio n   ac r o s s   I n d ia  f r o m   m u lti - s en s o r   im ag er y ;  an d   An a n d   et  a l.   [ 1 2 ]   lin k e d   lan d s ca p e  ch an g e  to   lan d - s u r f ac e  tem p er atu r e  a n d   v eg etatio n   in d ices.  R eg io n al  s tu d ies  h av e  p aid   p ar ticu lar   atten tio n   to   clim ate - d r iv en   v e g etatio n   ch an g e .   Sh u k la  et  a l .   [ 1 3 ]   ca r r ied   o u t  a  s p atio - te m p o r al  an aly s is   o f   v eg etatio n   co v er   f r o m   lin ea r   i m ag in g   s elf - s ca n n i n g   s en s o r   ( L I SS ) - I V  im ag er y   with   AI /ML   ch an g e   d etec tio n .   Oth er   wo r k   ap p lied   C NNs  to   Plan etSco p e   d ata  f o r   a cc u r ate  lan d - u s e  an d   lan d - c o v er   class if icatio n .     Deep - lear n in g   r em o te  s en s in g   h as  also   b ee n   u s ed   to   f lag   n o r m alize d   d if f er e n ce   v eg etatio n   in d e x     ( NDVI ) - r elate d   d eg r ad atio n   i n   m in in g   an d   h ab itat  zo n es  a n d   to   esti m ate  f r ac tio n al   v eg etatio n   co v e r   f r o m   Sen tin el - 2   tim e  s er ies,  an d   h y b r id   r ec u r r e n t  n eu r al  n etwo r k   ( R NN ) – C NN  m o d els  h av e  b ee n   p u t   f o r war d   to   f o r ec ast NDV I   f o r   lo n g - ter m   v eg etatio n - h ea lth   s tu d ies [ 1 3 ] – [ 1 6 ] .   R ev iew  ar ticles  h av e  s in ce   d r awn   th ese  th r ea d s   to g eth er ,   p o in tin g   t o   a  clea r   m o v e  to w ar d   f u s in g   h eter o g en e o u s   d ata  s o u r ce s   a n d   to   th e  g r o win g   d o m in an ce   o f   d ee p   lear n in g   in   b io d i v er s ity   m o n ito r in g   a n d   d ef o r estatio n   m ap p in g   [ 1 0 ] ,   [ 1 7 ] .   R ec en t  s tu d ies  h av e  wid ely   em p lo y ed   d ee p   lear n in g   an d   r em o te  s en s in g   f o r   v eg etatio n   m o n ito r in g ,   ch a n g e   d etec tio n ,   an d   en v ir o n m e n tal  ass es s m en t  u s in g   m u lti - s en s o r   s atellite  im ag er y .   R eg io n al  r esear ch   h as  u tili ze d   C NNs,  NDVI ,   Sen tin el - 2 ,   Pla n etSco p e ,   an d   h y b r i d   R NN – C NN  m o d els  to   m ap   v eg etatio n   d y n a m ics,  clim ate - in d u ce d   ch a n g es,  a n d   lo n g - t er m   v e g etatio n   h ea lth .   C o m p r eh en s iv e  r ev iews   em p h asize  m u ltimo d al  d ata   f u s io n ,   b io d iv er s ity   m o n it o r in g ,   s em an tic  s eg m e n tatio n ,   an d   lar g e - s ca le   d ef o r estatio n   d etec tio n .   I n f r a s tr u ctu r e - r elate d   s tu d ies  h av e   co n tr ib u te d   th r o u g h   la n d - co v er   s eg m en tatio n ,   h ig h way   p ath   o p tim izatio n   i n co r p o r atin g   la n d - u s e  d y n am ics,  th e  A*   alg o r ith m   f o r   o p tim al  r o u tin g ,   an d   Hu ete' s   SAVI   f o r   im p r o v ed   v eg etatio n   d etec tio n .   B u ild in g   o n   th ese  ad v an ce s ,   Priy a  an d   Van i   [ 1 0 ]   ac h ie v e d   o v er   9 6 %  ac cu r ac y   i n   d is tin g u is h in g   g en u i n e  v e g etatio n   lo s s   f r o m   s p u r io u s   ch a n g es,  d em o n s tr atin g   th e   p o ten tial o f   d ee p   lear n in g   f o r   ec o - s en s itiv e  in f r astru ctu r e  p l an n in g .   Ma ty u k ir a  an d   Mh an g ar a  [ 1 7 ] ,   in   a  s cien to m etr ic  r ev iew  o f   t h e  liter atu r e,   f o u n d   t h at  n eu r al   n etwo r k s   d o m in ate  th e  d o m ain   an d   th a t  C NN s   in   p ar ticu lar   h av e  b ec o m e  s tan d ar d   b ec au s e  o f   th eir   ab ilit y   to   lear n   h ier ar ch ical  f ea tu r es  d ir ec tly   f r o m   r aw  in p u t  d ata.   T h is   m o tiv ates  th e  u s e  o f   C NN  an d   g r ap h   co n v o l u tio n al  n etwo r k s   ( GC N)   b ased   ap p r o a ch es  in   th is   p r o ject.   L iu   et  a l.   [ 1 8 ]   o f f er   a  s u r v ey   o f   r o a d   ex t r ac tio n   tech n iq u es  b ased   o n   d ee p   lea r n in g   th at  in clu d e  f u lly   s u p e r v is ed ,   s em i - s u p er v is ed   an d   u n s u p e r v i s ed   ap p r o ac h es  an d   id en tify   r elev a n t  d atasets   an d   b en ch m ar k s   f o r   th e  r o ad   s e g m en tatio n   m o d u le  d e v elo p e d   h er e.   Kr ejca r   a n d   Nam az i  [ 1 9 ]   e x p lo r es   th e  r o l e  o f   AI   in   r em o te   s en s in g   m o r e  g e n er ally ,   in clu d in g   la n d   c o v er   class if icatio n ,   o b ject  d etec tio n ,   a n d   d is aster   r esp o n s e,   b u t  also   i d en tifi es  ch allen g es  th at   th e  c o m b in ed   GC N - ca p s u le  n etwo r k   ( C ap s Net )   ap p r o ac h   p r esen ted   h er e  aim s   t o   ad d r ess ,   s p ec if ically   r elate d   t o   g e n er aliza b ilit y ,   f u s in g   o f   m u lti - s o u r ce   d ata,   an d   c o m p u tatio n al  ef f icien cy .   T ak en   t o g eth er ,   th is   b o d y   o f   liter atu r e  i n clu d es  v eg etatio n   lo s s   d etec tio n ,   v eg etatio n   clas s if icatio n   an d   m ap p i n g   m eth o d s ,   r o ad   ex t r ac tio n   m eth o d s ,   a n d   m o r e   b r o a d ly   AI   ap p r o ac h es f o r   r em o te  s en s in g .   I en co   et  a l.   [ 2 0 ]   p r o p o s e  tim e - s er ies  wav ef o r m   an d   im ag er y   n etwo r k   f o r   s atellite - f u s io n   ( T W I NS ) ,   a  d u al  b r a n ch   d ee p   lear n in g   s y s tem   wh ich   co m b i n es  Sen tin el - 1   r ad a r   an d   Sen tin el - 2   o p tic al  tim e - s er ies  d ata  th r o u g h   a  co n v o lu tio n al  g ated   r ec u r r e n t  u n it  ( C o n v GR U )   ar ch itectu r e  co u p led   with   atten t io n   m ec h an is m s   in   o r d er   t o   tak e  a d v an ta g e  o f   co m p lem en tar y   s tr en g th s   o f   th e  d ata  in   s p ac e  a n d   tim e.   I t  d e m o n s tr ates  th at  th is   ap p r o ac h   ca n   en h a n ce   lan d - co v er   class if icatio n   ac cu r ac y   [ 2 1 ] .   C o n ti n e n t al - s ca le   v e g e tati o n   p att er n   m o d e lli n g   is   w ell   e x p l o r e d   th r o u g h   m u lt im o d al   e ar th   o b s e r v ati o n   f o u n d at io n al   m o d els   [ 2 2 ] .   V is i o n - b as ed   g r a p h   n e u r al   n et wo r k s   f o r   e ar th   o b s e r v at io n   h a v e   d e m o n s tr ate d   a d v a n t a g es   i n   l a n d   co v er   class if i ca ti o n .   F ea t u r e   p y r am id   n et wo r k s   a n d   f u ll y   c o n v o lu ti o n al   a r ch ite ct u r es   h av e   b ee n   d e m o n s t r a te d   t o   p r o v id e   r o b u s t   a n d   ac cu r a te     p e r - p ix el   c h an g e   d ete cti o n   i n   r em o te   s e n s i n g .   E f f ic ie n t   an d   r o b u s t   tr ee   b as e d   m o d els   li k e   L i g h tGB M   s e r v e   as  s tr o n g   b as eli n es   f o r   l ar g e - s ca l e  class if ica ti o n   t as k s   [ 2 3 ] – [ 2 4 ] .   Z o p h   et   a l .   [ 2 5 ]   in tr o d u ce d   n eu r al  ar c h itectu r e   s ea r ch   n etwo r k   ( NASNet ) ,   u s in g   n e u r al  ar ch itectu r e   s ea r ch   to   au t o m atica lly   d is co v er   a   tr an s f er a b le   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell ,  Vo l.  1 5 ,   No .   5 ,   Octo b er   2 0 2 6 :   4 9 3 3 - 494 5   4936   c o n v o l u t i o n a l   " c e l l"   o n   a   s m a ll  p r o x y   d a t a s e t   ( C I F AR - 1 0 )   t h a t   c o u l d   b e   s t a c k e d   t o   s c a l e   u p   to   l a r g e - s c a l e   i m a g e  r e c o g n i t i o n .   T h e i r   s e a r c h e d   ar c h i t e c t u r es   s u r p as s e d   h a n d - d e s i g n e d   n e t w o r k s   o n   I m a g e Ne t   w h i le   l o w e r i n g   c o m p u t a t i o n a l   c o s t ,   d e m o n s t r ati n g   t h a t   l e a r n e d   a r c h it e c t u r es   ca n   t r a n s f e r   e f f e c ti v e l y   a c r o s s   d a t a s et s   a n d   ta s k s .   T h e   a b o v e   d i s c u s s i o n   o n   t h e   s t a t e   o f   t h e   a r t   d e m o n s t r at es   a   c l e a r   a r e a   w h e r e   s i g n i f i ca n t   a d v a n c e m e n t  c a n   b e   m a d e :   t h e r e   is   a   d e a r t h   o f   f r a m e w o r k s   t h a t  j o i n tl y   a d d r e s s   i n f r a s t r u c t u r e   c h a n g e   a n d   as s o ci a t e d   v e g e ta t i o n   l o s s   u s i n g   a  s i n g le ,   i n t e g r at e d   p i p e l i n e .   U t i li z i n g   m u lt i m o d a l   s a t e l li t e   i m a g e r y   i n   c o m b i n at i o n   w i t h   d e e p   l e a r n i n g   m e t h o d s   p r o v i d e s   a   p r o m is i n g   a v e n u e   t o   c o n s t r u c t   s u c h   h o l is t i c   s o l u ti o n s .   M o r e   b r o a d l y ,   th e   c o n v e r g e n c e   o f   ML ,   g e o s p a t ia l   a n a l y s is ,   a n d   o p t i m i z a ti o n   i n   i n f r a s t r u ct u r e   d e v e l o p m e n t   h a s   b e c o m e   a n   a c t i v e   r es e a r c h   d i r e c t i o n ,   o n e   t h a t   t h is   p r o j ec t' s   s e g m e n t at i o n ,   c o s t   m a p p in g ,   a n d   r o a d - p l a n n i n g   o p t i m i z a t i o n   b u i l d s   u p o n .   S a t e ll i te - b a s e d   l a n d   c l ass i f i c ati o n   h a s   a d v a n c e d   c o n s i d e r a b ly   t h r o u g h   d e e p   l e a r n i n g ,   w it h   f u l l y   c o n v o l u t i o n a l  n e t w o r k s   s e t ti n g   a n   e a r l y   b e n c h m a r k   f o r   s e m a n t i c   s e g m en t a t i o n   a n d   U - N e t   R o n n e b e r g e r   e t   a l . ,  [ 2 6 ] ,  f ir s t  d esig n ed   f o r   b io m ed ical  im ag es,  later   r ep u r p o s ed   to   class if y   lan d   co v er   in to   f o r ests ,   r o a d s ,   wate r   b o d ies,  an d   p lain s .   C o s t  m ap p in g ,   wh ich   ass ig n s   ea ch   lan d   ca teg o r y   a  v alu e  r e f lectin g   its   ec o lo g i ca l  s en s itiv ity   an d   co n s tr u ctio n   d if f ic u lty ,   ex ten d s   ea r lier   g eo g r ap h ic  in f o r m a tio n   s y s tem   ( GI S ) - b ased   ap p r o ac h es  th at  ar g u ed   f o r   em b ed d in g   ec o l o g ical  f ac to r s   d ir ec tly   in to   in f r astru ctu r e  p lan n in g ,   with   n ewe r   s tu d i es  p air in g   GI S  an d   ML   to   g e n er ate  co s t  m a p s   th a t  ad ap t  d y n am ically   t o   ch a n g i n g   co n d itio n s .   L o n g - s tan d in g   alg o r ith m s   s u ch   as  Dijk s tr a  [ 2 7 ]   an d   A*   Har t  et  a l. ,  [2 8 ]   co n tin u e  to   an ch o r   s h o r test - p ath   co m p u tatio n   a n d   h a v e  b ee n   ad ap ted   to   co s t - weig h ted   g e o s p atial  s ettin g s ,   with   r ec en t  r esear ch   c o u p lin g   th em   to   m ac h in e - lear n in g - d er iv ed   co s t  m a p s   s o   th at  co m p u te d   r o u tes m in im ize  f in an cial  an d   en v ir o n m e n tal  co s t to g eth er .   Ad v an ce s   in   h ig h - r eso lu tio n   im ag er y   a n d   d ata  p r o ce s s in g   n o w  s u p p o r t  f in e - g r ain ed   ter r ain   an aly s is ,   an d   a n   in cr ea s in g   b o d y   o f   w o r k   f u s es  r em o te  s en s in g   with   ML   to   l o ca te  c o n s tr u ctio n   p ath s   with   th e   least  ec o lo g ical  d is r u p tio n .   Su s tain ab ilit y   co n s id er atio n s   h av e  lik ewise  m o v ed   to   th e   ce n te r   o f   in f r astru ctu r e   p lan n in g ,   with   p r io r   s tu d ies  d o cu m en tin g   th e  en v ir o n m en tal   to ll  o f   r o ad   b u ild in g   an d   ca llin g   f o r   m et h o d s   th at   lim it  h ab itat  f r ag m en tatio n   an d   d e f o r estatio n ,   s h ap in g   f r am ewo r k s   th at   weig h   ec o n o m ic  g ain s   a g ain s t  ec o lo g ical  co s ts .   T r a n s latin g   an aly tical  o u tp u t  i n to   ac tio n ab le  g u id an ce   d ep e n d s   o n   ef f ec tiv e  g e o s p atial   v is u aliza tio n ,   an d   p r o g r ess   in   GI S  an d   ML   h as  m ad e   in ter ac tiv e,   in ter p r eta b le  v is u al   to o ls   av ailab le  to   s tak eh o ld er s .   B ey o n d   r o a d s ,   co m p ar ab le  s eg m en tatio n   an d   o p tim izatio n   tech n iq u es  h av e  f o u n d   u s e  in   u r b an   p lan n in g ,   d is aster   r esp o n s e,   r eso u r ce   allo ca tio n ,   an d   u tili ty   n etwo r k   d esig n ,   p o i n tin g   to   t h e  b r o ad e r   ap p licab ilit y   o f   th is   m eth o d o l o g y .   T r ac k in g   h o w  in f r astru c tu r e  g r o ws  an d   h o w   v eg etati o n   co v er   s h if ts   h as  tak en   o n   n ew  im p o r tan ce   a m id   m o d er n   u r b an izatio n ,   a  c h a n g in g   clim ate,   an d   th e   s tead y   lo s s   o f   ec o s y s tem s .   Pair in g   s atellite  im ag er y   with   AI ,   an d   with   d ee p   lear n in g   in   p ar ticu lar ,   h as  m ad e  it  f a r   ea s ier   to   o b s er v e  b o th   co n s tr u ctio n   ac tiv ity   an d   v eg etatio n   lo s s   o v er   lar g e  ar ea s   an d   lo n g   p er io d s .   T h e  ea r lies t  s tu d ies  lean ed   o n   m an u al  o b s er v atio n   an d   r u le - b ased   s y s tem s ;  cu r r en t  p ip eli n es  in cr ea s in g ly   r ely   o n   d ee p   lear n in g   ap p lied   to   m u lti - tem p o r al  im a g er y .       3.   M E T H O D   Data   a cq u is itio n :  in   th is   s tu d y ,   th e   s atellite  im ag er y   u s ed   w as  p r o v i d ed   b y   s ev er al  r en o w n ed   s p ac e   ag en cies,  s u ch   as  th e  I n d ian   Sp ac e  R e s ea r ch   Or g an izatio n   ( I SR O) ,   NASA,   th e  E u r o p ea n   Sp ac e  Ag en cy   ( E SA) ,   an d   t h e  s p ac e  s tu d ies   in s titu te  in   C alif o r n ia  wh ich   h o s ts   s atellite  d ata  ac r o s s   v ar io u s   r eso lu tio n s   in   s p atial,   s p ec tr al,   an d   tem p o r a l  ch ar ac ter is tics .   C o n s id er in g   th e  f ac t  th at  o u r   a r ea   o f   in t er est  is   T h is   s tu d y   p r io r itizes  s atellite   d ata  th at  c an   b e  u s ed   to   s tu d y   v ar io u s   ter r ain   an d   clim ate  co n d itio n s   in   I n d ia;  th er ef o r e,   th is   s tu d y   s elec ted   im ag es  f r o m   I SR O’ s   L I SS - I I I   to   d ev elo p   an d   test   o u r   m o d el.   L I SS - I I I   h as  4   s p ec tr al   b an d s – b o th   v is ib le  an d   th e  n ea r - in f r ar e d   b an d s   p o s s ess   a  s p atial  r eso lu tio n   o f   2 3 . 5   m   o v e r   a  s wath   wid th   o f   ap p r o x im ately   1 4 1   k m   wh er e as  th e  s h o r ter   wav elen g t h   in f r ar ed   b a n d   p o s s ess es  a  co ar s e  s p atial  r eso lu tio n   o f   7 0 . 5   m   a n d   s wath   wid t h   o f   a p p r o x im ately   1 4 8   k m .   T h e   s en s o r   p r o v id es  d ec en t  tem p o r a l  co v er a g e  with   its   r ev is it  tim e  o f   2 4   d ay s ,   f r ee ly   av ailab le  th r o u g h   B h u v an ,   th e  n atio n al  g eo - p o r tal,   o v er   a  s p an   o f   m o r e  th an   a   d ec ad e  co m p r is in g   h is to r ical   an d   m u lti - s ea s o n al  im ag er y   with   r elativ ely   less   clo u d   co v er .   I m ag er y   was  co llected   f r o m   s ev er al  estab l is h ed   ag en cies,  am o n g   th e m   th e  I SR O,   NASA,   E SA,  an d   th e  s p ac e  s tu d ies  in s titu te ,   wh o s e  ar ch iv es  d if f e r   in   s p atial,   s p ec tr al,   an d   tem p o r al  r eso lu tio n .   Sin ce   th e   s tu d y   f o cu s es  o n   I n d ian   r eg io n s ,   th is   s tu d y   f av o r e d   im ag er y   m atch e d   to   I n d ian   te r r ain   an d   clim ate  an d   s ettled   o n   I SR O's   L I SS - III  in s tr u m en t  f o r   b u ild in g   an d   test in g   th e  m o d el.   L I SS - I I I   r e co r d s   f o u r   s p ec tr al   b an d s .   T h e  two   v is ib le  b an d s   an d   th e  n ea r - in f r ar ed   b an d   g i v e  2 3 . 5   m   r eso l u tio n   o v er   a  s wath   n ea r   1 4 1   k m ,   an d   t h e  s h o r t - wav e  in f r ar ed   b an d   wo r k s   at  7 0 . 5   m   o v er   a  s wath   o f   ab o u t  1 4 8   k m .   I ts   2 4 - d ay   r ev is it  cy cle  k ee p s   tem p o r al  co v er ag e  s tead y ,   an d   b ec au s e  th e  d ata  ar e  f r ee   th r o u g h   B h u v an ,   I n d ia' s   n atio n al  g eo - p o r tal,   m o r e  th an   a  d ec ad e  o f     m u lti - s ea s o n al,   m o s tly   lo w - cl o u d   s ce n es  is   av ailab le,   wh ic h   m ak es  th e  s en s o r   well  s u ite d   to   tr ain in g   r o b u s t  s eg m en tatio n   m o d els.   T h is   s tu d y   also   d r aws   o n   th e  p u b lic  Sp ac eNe t d ataset,   wh ich   o f f er s   h ig h - r eso lu tio n   im ag e r y   o f   u r b an   an d   s em i - u r b a n   ar ea s   to g eth e r   with   d etailed   g r o u n d - t r u th   l ab els  f o r   b u ild in g s ,   r o ad s ,   a n d   o th er   s tr u ctu r es.  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       S a telite  ima g ery  a n d   d ee p   lea r n in g   fr a mewo r k  fo r   h ig h w a y  c o n s tr u ctio n   w ith   min ima l   …   ( Meen a ksh i )   4937   T h o s e  lab els  m a k e  s u p er v is ed   tr ain in g   an d   r eliab le  e v alu atio n   p o s s ib le.   Sin ce   Sp ac eNe t   i s   wid ely   u tili ze d   in   GI S  ap p licatio n s ,   u r b an   p lan n in g ,   an d   d is aster   r esp o n s e,   i t  p r o v id es  a  r elev an t   b en c h m ar k   f o r   e v alu atin g   m o d el  ac cu r ac y   in   s eg m en tin g   v ar io u s   u r b an   f ea tu r es  u n d e r   v ar y in g   c o n d itio n s .   T h e  wo r k   ad d itio n ally   m ak es  u s e  o f   t h e  p u b licly   a v ailab le  Sp ac eNe t  d ataset  th at  s o u r c ed   o n   Kag g le.   T h e   Sp ac eNe t  d ataset  co n tain s     u ltra - h ig h - r eso lu tio n   p ictu r es  o f   city s ca p es/s u b u r b a n   a n d   in clu d es   co r r esp o n d in g   la n d - g r o u n d   tr u th s   o f   b u ild in g s ,   s tr ee ts   an d   o th er s ;  t h ese  d ata  allo w  to   m ak e  a   p r o p er   tr ain in g   o f   an y   s u p er v is ed   lear n in g   m o d el   as   well  as  an   u n b iased   ev alu ati o n   o f   t h e  m o d el.   T h e  r esu lts   h av e  b ee n   q u a n titativ ely   an aly ze d   in   ter m s   o f   in ter s ec tio n   o v er   u n io n   ( I o U) ,   th e  m o s t  co m m o n   an d   ac ce p ted   m etr ic  f o r   q u a n tify in g   s eg m e n tatio n   p er f o r m an ce .   I o U   is   d ef in ed   as  th e  r atio   o f   o v er lap   to   u n io n   ar ea .   W ith   ‘ A’   a n d   ‘ B ’   th e  s et  o f   p ix els   co r r esp o n d in g   to   g r o u n d - t r u th   an d   esti m ated   s eg m en tatio n   m ap s ,   r esp ec tiv ely   an d   A  B   th e  in ter s ec tio n ,   I o U   is   ca lcu lated   as   in   ( 1 ) .      ( , ) = | ∩ | | ∪ | = | ∩ | | | + | | − | ∩ |   ( 1 )     I o U  also   k n o wn   as  th e   J ac ca r d   I n d ex ,   m ea s u r es  th e  s im ilar i ty   b etwe en   th e   p r e d icted   r e g io n   ( A)   an d   th e  g r o u n d - tr u t h   r e g io n   ( B )   b y   d iv id in g   t h eir   o v er lap p in g   ar e a  b y   th eir   co m b in ed   ar ea .   An   I o U   v alu e   clo s er   t o   1   in d icate s   h ig h er   s eg m en tati o n   ac cu r ac y ,   wh ile  0   in d icate s   n o   o v er lap .   T h e  r esear ch   f r a m ewo r k   d escr ib es  a  wo r k f lo w  th at  u s es  a  p air   o f   i m ag es  f r o m   th e  s am e  g e o g r ap h ic  lo ca tio n   tak e n   at  d if f er en t  tim es  ( f o r   ex am p le,   s atellite  o r   ae r ial  im ag es),   as  s h o wn   in   Fig u r e  1 .   First,  th e  in p u t  im ag es  ar e  p r ep r o ce s s ed   th r o u g h :  r esize  to   a   u n if o r m   s ca le,   n o r m aliza tio n ,   ex tr ac tio n   o f   2 5 6   ×   2 5 6   p atch es,  en co d e  a n n o tatio n ,   d ata  au g m en tatio n   ( r o tatio n ,   f lip p in g ,   an d   z o o m i n g ) .   Nex t,  t h e  p air s   o f   p r ep r o c ess ed   im ag es  ar e  f ee d   in to   th e   U - Net  n etwo r k   f o r   f ea tu r e  ex tr ac tio n   an d   ch an g e  d etec tio n ,   o u tp u t f ea t u r e  m ap s   th at  h ig h lig h t th e  af f ec te d   ar e as.   Ar ch itectu r al  f lo wc h ar t  a n d   p r o ce s s   d iag r am   o f   th e   f r am ewo r k   r esp ec tiv el y :  f ir s t  u s e  im ag e  to   i n p u t ,   s ec o n d   to   p r ep r o ce s s   im ag es,  th ir d   u s e  d ee p   lear n in g   to   d etec t  wh eth er   it  is   v eg etatio n ,   i f   n o t  th e n   d etec t  i f   v eg etatio n   l o s s ,   an d   th en   to   d ec id e  h o w  to   m in im ize   v eg etatio n   lo s s   as  s h o wn   in   th e  Fig u r es  1   t o   3 .   T h e   p r o p o s ed   f r a m ewo r k   f o llo ws  a   s y s tem atica lly   p r o ce d u r e  f o r   f ea tu r e  ex tr ac tio n ,   class if icatio n ,   an d   d e p lo y m e n t   u s in g   C ap s Net s   an d   GC N  as  s h o wn   i n   th e   Fig u r e   2 .   T h e   p r o ce d u r e   s tar ts   with   d ata  c o llectio n   f r o m   av ailab le   s o u r ce s ,   f o llo wed   b y   p r e p r o ce s s in g   o f   th e  d ata  th at  i n clu d es  clea n in g ,   n o r m aliza tio n ,   d en o is in g ,   an d   en h an ce m e n t  to   in cr ea s e  th e  d ata  q u ality ,   f in ally   s p litt in g   th e  d ata  in to   tr ain in g ,   v alid atio n ,   an d   test   s ets .   T h e   p r ep r o ce s s ed   d ata  is   f ir s t  p a s s ed   th r o u g h   C ap s Net  wh er e  lo ca l,  s p atial  f ea tu r es  ar e  ex tr ac te d   an d   en co d ed   in   a   h ier ar ch ical  r ep r esen tatio n ,   w h ich   p r eser v e   th e  r elatio n s h ip s   b etwe en   o b jects.           Fig u r e  1 .   Pro p o s ed   wo r k   f r am ewo r k           Fig u r e  2 .  Ar c h itectu r al  f lo wch ar t a n d   m eth o d o l o g y   d iag r am   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell ,  Vo l.  1 5 ,   No .   5 ,   Octo b er   2 0 2 6 :   4 9 3 3 - 494 5   4938       I n p u t   i m a g e   S e g m e n t e d   i ma g e     Fig u r e  3 .   Sam p le  i n p u t im a g e  u s ed   f o r   tr ai n in g   a n d   s eg m e n ted   im ag e       T h ese  h ig h - lev el  f ea tu r e  v ec t o r s   th en   f ee d   in to   a  GC N,   wh ich   lear n s   co m p lex   d e p en d e n cies  an d   r elatio n s   with in   an d   b etwe en   d ata  s am p les .   A  r ec o n s tr u ctio n   lay er   th en   m ap s   th e  GC N  f ea tu r es  b ac k   to   th e   lo wer - lev el  f ea tu r es,  p r eser v i n g   k ey   in f o r m atio n   f r o m   th e  ca p s u les  an d   ac ts   as  a   r eg u lar izatio n   ter m .   T h ese   r ec o n s tr u cted   f ea tu r es   ar e   in p u t  in to   a  class if icatio n   la y er   t o   g en e r ate  th e   o u tp u t   p r ed ictio n s ,   i.e . ,   class   lab els.  Mo d el  p a r am eter s   ar e   o p tim ized   b y   tr ain i n g   an d   u tili zin g   th e  b ac k p r o p ag atio n   alg o r ith m   an d   a n   a p p r o p r iate   o p tim izer   to   m i n im ize  class if icatio n   er r o r ,   th e n   ev alu ate  t h e   tr ain ed   m o d el  u s in g   ac cu r ac y ,   p r ec is io n ,   r ec all,   F1 - s co r e,   a n d   a n aly ze   th e  r esu lts .   C o m p ar e   its   p er f o r m an c e  with   o t h er   m eth o d s   to   test   i f   th er e   is   s ig n if ican t   im p r o v em e n t  in   p e r f o r m an ce   an d   co m p ar e  ag ai n s t  th em .   Af ter   v alid ,   m o d el  is   r ea d y   f o r   d ep lo y m en t  t h at  ca n   b e  u tili ze d   to   r ea l  wo r ld   p r o b lem s   o f   d if f er en t  ar ea s   lik e,   r em o te  s en s in g ,   in tellig en t  tr an s p o r tatio n ,   a n d   cy b er s ec u r ity .   T h is   s tu d y   d esig n s   a  f r am ew o r k   b ased   o n   C ap s Net  an d   GC N  wh ich   tak es  a d v an tag e  o f   f ea tu r e   ex tr ac tio n   an d   lear n in g   s p atial  co r r elatio n s   an d   g lo b al  r elati o n s h ip s .   Seg m en tatio n   ac c u r a cy   is   d ef in ed   b ased   o n   th e   o v e r lap   o f   th e   p r e d icted   r eg io n s   an d   th e  g r o u n d   tr u t h   r eg io n s .   T h e   p r e d ictio n   is   c o n s id er ed   c o r r ec t  i f   th e  I o U  is   at  least  0 . 5 ,   i.e . ,   th e   p r ed icted   m ask   a n d   th e  g r o u n d   tr u th   r e g io n   h av e  at  least  5 0 %  in ter s ec tio n   o v er   th e  u n io n .   Pre cisi o n   I o U   ≥   0 . 5   is   d ef in ed   as   in   ( 2 ) .       ≥ 0 . 5 =  ≥ 0 . 5  ≥ 0 . 5 +  ≥ 0 . 5   ( 2 )     W h er e  in   ( 2 )   d en o tes  th e  p r ec i s io n   ca lcu lated   at  an   I o U  th r es h o ld   o f   0 . 5   o r   g r ea ter .   He r e,     ≥ 0 . 5   r ep r esen ts   th e  tr u e  p o s itiv e  d etec tio n s   t h at  ac h iev e  a n   I o U   ≥   0 . 5 ,   wh ile    ≥ 0 . 5   d en o tes  th e   co r r esp o n d in g   f alse  p o s itiv e  d etec tio n s   at   th e  s a m e  th r esh o l d .   R ec all:  I o U   ≥   0 . 5 ;   r ec all   m ea s u r es  th e   ab ili ty   o f   th e   m o d el   to   co r r ec tly   id e n tify   all  r elev a n t in s tan ce s   an d   is   d ef in ed   as   in   ( 3 ) .       ≥ 0 . 5 =  ≥ 0 . 5  ≥ 0 . 5 +  ≥ 0 . 5   ( 3 )     W h er e  in   ( 3 )   m ea n s   f alse  n e g ativ es  r elate d   to   TP   r eg i o n s   with   I o U  v alu es  u n d er   0 . 5 .   T o   m ea s u r e  m o d el  p er f o r m an ce ,   th is   s tu d y   u s e s   two   ag g r eg ate  s co r es:  wh e n   s u m m ed   o v er   all  g r o u n d   t r u th   o b jects  an d   a    I o U  o f   0 . 5   th e y   d ef in e  two   s u m m ar y   m ea s u r es  ( av er a g e  p r e cisi o n   ( AP )   at  I o U   0 . 5   an d   av er ag e  r ec all  ( AR )   at   I o U   0 . 5 )   t h at  ca n   b e  c o m b in e d   with   p er   r eg io n   m et r ics  an d   o v er all  I o U .   T h ese  r e p r esen t  a n   u n am b ig u o u s   way   to   ju d g e  p er f o r m a n ce   o f   an   in s tan ce   s eg m en tatio n   m eth o d   f o r   s atellite  im ag es.  Usi n g   th is   s tan d ar d   as  in s p ir atio n   th is   s tu d y   d ev elo p   a  two - s tag e  in s tan ce   s eg m en tatio n   p ip elin e.   A  g r ap h   c o n v o lu ti o n al  n eu r al   n etwo r k   ( GC NN ) ,   f ir s t  en co d es  n o d e   an d   ed g e  f ea tu r es  d er iv ed   f r o m   th e   g r id   th at  r e p r esen ts   th e  im ag e ,   p r o v id i n g   a  r e p r esen tatio n   o f   g lo b al  s p atial  d ep en d e n cies  an d   lo n g - r an g e  s tr u ctu r al  p atte r n s   ac r o s s   th e  en tire   im ag e   [2 9 ] .   A  C ap s Net ,   C NN  ( ca p s u le)   p r o ce s s es  th is   r e p r esen tatio n   a n d   r ef in es  it   in t o   s eg m en tatio n s   b y   m o d ellin g   r elatio n s h ip s   o f   p a r ts   o f   th e  s eg m en tatio n   b ein g   with in   s eg m en tatio n   f o r   e x a m p le.   A  f u ll  e n d   to   en d   s y s tem   tr ain ed   o n   r aw  im ag es  with   ac co m p a n y in g   m eta d ata,   th e  n etwo r k   o u tp u ts   o n e  s eg m en tatio n   m ask   p er   in s tan ce .   T h is   s tu d y   d is c o v er ed   in   ea r ly   ex p er im en ts   th at  tin y   b u ild in g s ,   o f ten   ap p e ar in g   clu s ter ed ,   ar e   h ar d   to   d is tin g u is h   f r o m   o n e  a n o th er   an d   th eir   im p ac t  o n   p er f o r m an ce   is   h id d e n   with in   AP  an d   AR   m ea s u r es,   wh ich   g iv e  e q u al  weig h t to   ev er y   o b ject  ir r esp ec tiv e  o f   p h y s ical  s ca le.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       S a telite  ima g ery  a n d   d ee p   lea r n in g   fr a mewo r k  fo r   h ig h w a y  c o n s tr u ctio n   w ith   min ima l   …   ( Meen a ksh i )   4939   T h is   s tu d y   co m b at  th is   th r o u g h   d esig n i n g   o u r   lo s s   f u n ctio n   with   two   c o m p lem e n tar y   weig h tin g   s ch em es,  th e  f ir s t  u p   weig h ts   p ix els  n ea r   o th er   s eg m en ts   th u s   s tr en g th en in g   th e  b o r d er s   o f   ad jace n t  o b jects,  wh ile  th e  s ec o n d   in c r ea s es  th e  weig h ts   o f   s m all  s eg m en ts   s o   th ey   ar e   n o t  u n d e r r ep r esen t ed   as  th ey   co n tain   a   r elativ ely   s m all  p r o p o r tio n   o f   th e  o v e r all  p ix els.  I t   is   co m p o s ed   o f   two   lo s s   co m p o n en ts :  a   cr o s s - en tr o p y   lo s s   ter m   p en alizin g   class if icatio n   ac cu r ac y   an d   a  Dice   lo s s   ter m   wh ich   p en alize s   in co r r ec t sp at ial  lo ca lizatio n   an d   wea k   lo ca lizatio n ,  th is   s tu d y   f o u n d   th at   tr ain in g   with   a   co m b in atio n   o u t   p er f o r m e d   ea c h   co m p o n e n t  o n   its   o wn .   I m ag e   p atch es  wer e   p a d d ed   ( r ef lectiv ely )   t o   s ize  3 2 0   ×   3 2 0   th is   e n s u r ed   th at   th e   wh o le   o b ject   was  p r eser v ed   wh en   s eg m en ts   wer e  tiled   alo n g   b o r d er s   an d   it  is   an   ef f ec tiv e  way   to   s to p   o b jects  f r o m     b ein g   cr o p p e d .   Gr o u n d   tr u th   m ask s   wer e  g en er ated   f r o m   p o l y g o n - b ase d   an n o tatio n s   s o   th at  we  ca n   p r o v id e    p ix el - b ased   p r ed ictio n s   f o r   c o m p ar is o n   with   th e   lo s s   f u n cti o n   wh ich   ca n   also   ac t   o n   p ix els  d ir ec tly ,   it  also   en s u r ed   th at  we  h a d   th e  s am e   ty p e  o f   i n p u t  f o r   th e  lo s s   f u n ctio n   an d   o u r   n etwo r k ' s   p r ed ictio n s .   A  v ar iety   o f   co m m o n   im ag e  au g m en tatio n s   wer e  ap p lied   d u r in g   tr ain in g ,   wh ich   h elp s   th e  n etwo r k   to   g en er alize .   T h ese   wer e  h o r izo n tal  a n d   v er tical  f lip p in g ,   r an d o m   r o tatio n s   o f   u p   to   4   a r o u n d   ev er y   9 0 ,   a   s m all  v ar iatio n   i n   co n tr ast,  an d   a  s m all  v ar iatio n   in   b r ig h t n ess .   T h e  n etwo r k   was  tr ain ed   with   th e  1 - cy cle   lea r n in g   r ate  s ch e d u le   to   h elp   s p ee d   u p   c o n v e r g en ce   an d   im p r o v e  g en er aliza tio n   o f   th e  f in al  n etwo r k   [ 30 ] .   T ab le  1   s h o ws 0 . 9 2 5   o f   AP a n d   0 . 9 4 8   o f   AR   at  I o U  =  0 . 5   th r esh o ld s   f o r   h eld   o u t te s t set d em o n s tr ate   m o d el' s   ca p ac ity   f o r   th is   co m p licated   s atellite  im ag es  s eg m en tatio n   ap p licatio n .   T h r o u g h   th at,   in f r astru ctu r e   ca n   b e  ev alu ated   c o n s id er in g   th eir   ef f ec ts   o n   v eg etatio n   co v er   r ed u cti o n   d u e  t o   ex p a n s io n   o f   in f r astru ctu r e,   g r o wth   o f   u r b an   a r ea ,   a n d   lan d   c o v er   ch an g es.  I n s p ir ed   b y   ef f icien t   tr ain in g   tech n iq u e s   d em o n s tr ated   at   Stan f o r d ’ s   DAWNB en ch   co m p etitio n - a  co n test   d esig n ed   to   r ewa r d   r a p id ,   l o w - co s t  tr ain i n g   o n   b e n ch m ar k s   s u ch   as  I m a g eNe t  an d   C I FAR - 10 - we   ad o p ted   t h e  1 - cy cle   lear n in g   r ate  p o licy   d ev el o p ed   i n   ea r lier   wo r k   an d   im p lem en ted   u s in g   th e  f ast  AI   lib r ar y .   T h e   p o licy   cy cles  t h e  lear n i n g   r ate  th r o u g h o u t  a   s in g le  tr ain in g   r u n .   T h is   ap p r o ac h   all o ws  tr ain in g   to   r ap id ly   e x p lo r e  t h e  lo s s   lan d s ca p e  ef f icien tly   wh ile  av o id in g   th e  s h allo w,   non - g en er alizin g   s h ar p   m i n im a.   T h e  Sto ch asti c  g r a d ien t  d escen t  ( SGD)   m eth o d   with   m o m en tu m — wh ich ,   ac co r d in g   to   th is   s tu d y ,   h as  p r o v en   to   b e  r o b u s t  an d   ca p a b le  o f   p r o d u cin g   m o d els  with   b etter   g en er aliza tio n   ab ilit y — was  u s ed   with   a  b at ch   s ize  o f   3 2 .   T r ain in g   was  p er f o r m e d   in   s ev er al  p h ase s :  I n itially ,   a  b r ief     war m - u p   p h ase  tr ain ed   o n ly   th e  n o n - p r etr ain e d   d ec o d er   lay e r s   f o r   o n e   ep o c h   with   a  lear n i n g   r ate  o f   6 .   T h is   allo wed   th e   r an d o m ly   in itialized   d ec o d e r   lay e r s   to   s tab ilize  with o u t  d is r u p tin g   t h e  lear n ed   f ea tu r e  m ap s   o f   th e  p r etr ai n ed   en co d er .   Af ter   th is ,   th e  en tire   n etwo r k   was  u n f r o ze n   a n d   tr a in ed   f o r   2 0   e p o ch s   ac co r d in g   t o   th e  1 - c y cle  p o lic y :  lear n in g   r ates  in cr ea s ed   lin ea r ly   f r o m   0 . 1 5   t o   6   o v er   th e  f ir s t  4 5 %  o f   th e  r u n   to   allo w  b r o ad   e x p lo r atio n   an d   escap e  lo ca l m in im a;  r ates d ec r ea s ed   lin ea r ly   b ac k   to   0 . 1 5   b y   th e  9 0 % p o in t to   s ettle  in to   a  s tab le  b asin ;   an d   f in ally ,   r ates  wer e  r ed u ce d   lin ea r ly   to   0 . 0 0 1 5   o v er   th e  f in al  1 0 %  f o r   f in e  co n v er g en ce .   M o m en tu m   was  ad ju s ted   in v er s ely   t o   lear n in g   r ate  d u r i n g   all  1 - cy cle  tr ain in g   p h ases ,   s o   as  n o t   to   o v er s h o o t  th e  lo s s   at  h ig h er   lear n in g   r ates  b u t  s till   m ain tain   s o m e  d o wn war d   m o tio n   at  lo w  o n es.   Fo llo win g   th e  f u ll  2 0   ep o ch   1 - cy cle  tr ain in g ,   th is   s tu d y   p e r f o r m ed   two   ad d itio n al  cy cles  o f   f in e - tu n in g   with   lear n in g   r ates  o s cillatin g   b etwe en   0 . 0 5   an d   1   b e f o r e   en d in g   with   a  lear n in g   r ate  o f   0 . 0 5   i n   th e  f in al  c y cle  to   r ef in e  th e  m o d el  with o u t r is k in g   ca tast r o p h ic  f o r g ettin g .       Tab le   1 .   Train i n g   m a tri x   fo r   th e   d a tas e t     N u mb e r   o f   e p o c h s   Ti me   f o r   t r a i n i n g   A c c u r a c c y   P r e c i s i o n   R e c a l l   C y c l e   1   10   8 4   ms/s t e p   9 7 . 2 3   9 5 . 0 1   9 6 . 1 4   C y c l e   1   w i t h   c y l i n d r i c a l   l e a r n i n g   r a t e   X 2   50   9 4   ms/s t e p   9 8 . 3 4   9 6 . 4 5   9 7 . 5 6       Ov e r a ll ,   a   c o m b i n ati o n   o f   t h i s   m u l ti - p h as e   s t r at eg y – w ar m - u p ,   f u ll   1 - c y cle ,   a n d   c y cl ica l  f i n e - t u n i n g   y ie ld e d   r ap id   co n v e r g e n c e   w h ile   e n s u r in g   r o b u s t   g e n e r ali za t io n .   T h e   m o d e l  was   t r a in e d   f o r   b o t h   6 - l a b el   an d     3 - la b e l   v ar iat io n s   o f   th e   s e m a n tic   s e g m e n t ati o n   o f   a er ial   im a g e r y   d atas et   u s i n g   e x a m p le   i m ag es,   w it h   t h e   l att er   p r o d u ci n g   a   m o r e  co a r s el y   g r ain e d   o u tp u t   cl ass i f ic ati o n .   R o u te  o p ti m i za t io n   al g o r i th m s :  o n   t h is   s u r f ac e ,   th e   co s t   o f   s t e p p in g   f r o m   ce l l  u   t o   a n   8 - c o n n e cte d   n ei g h b o r   v   is   th e   av er a g e   t r a v e r s a l  co s t  o f   t h e   tw o   c ells ,   s ca le d   b y   t h e  E u cli d e a n   s t e p   le n g th   ( , ) ,   wh i ch   is   1   f o r   o r t h o g o n al  m o v es a n d   √ 2   f o r   d i ag o n a l  o n es   as   in   ( 4 ) .     ( , ) = 1 2 ( [ ] + [ ] ) ⋅ ( , )   ( 4 )     E d g e  weig h t  f u n ctio n   g i v en   in   ( 4 ) ,   wh ich   ex p lain   ab o u t  th e  tr av er s al  co s t  o f   an   ed g e  jo i n in g   n o d es    an d     is   tak e n   as  t h e  m e an   o f   th e  en d p o in t   co s ts ,   s ca led   b y   th e   g e o m etr ic  d is tan ce   b et wee n   th em :   wh er e ,  ( , )   is   weig h t  ( tr av e r s al  co s t)   ass ig n ed   to   t h e  ed g e  b et wee n   n o d es    an d   ,  [ ] ,  [ ]   is   ec o lo g ical/v eg etatio n   co s t  v alu e  at  n o d es     an d     r esp ec tiv ely ,   ( , )   is   E u clid ea n   ( o r   g eo d esic)   d is tan c e   b etwe en   n o d es    an d     in   m etr e s .   T h e  f ac t o r   ½   a v er ag es  t h e  e n d p o in t   co s ts ,   s o   t h at  an   ed g e   cr o s s in g   f r o m   a   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell ,  Vo l.  1 5 ,   No .   5 ,   Octo b er   2 0 2 6 :   4 9 3 3 - 494 5   4940   lo w - co s t  ce ll  in to   a  h ig h - co s t  ce ll  is   p en alize d   p r o p o r tio n a lly   to   th e  m ea n   i m p ac t  alo n g   its   s p an ,   wh ile  th e  m u ltip licatio n   b y   ( , )   m ak es  th e  weig h t  ex ten s iv e  in   p ath   len g th .   T h is   s tu d y   co m p ar es   f o u r   p lan n er s .   Dijk s tr a  r u n s   a  u n if o r m - c o s t  s ea r ch   an d   r etu r n s   a  p r o v a b ly   o p tim al  least - co s t  p ath ,   b u t  it  ex p an d s   n o d es  in   ev er y   d ir ec tio n   [ 2 5 ] .   A*   ad d s   an   ad m is s ib le  E u clid ea n   h eu r is tic  ℎ ( , ) =   ‖ − ‖ ,   with     th e  s m allest  ce ll  co s t;   th is   s teer s   t h e  s ea r ch   to war d   th e  tar g et  an d   cu ts   th e  n u m b er   o f   e x p an s io n s   wh ile  k ee p in g   th e  p ath   o p tim al  o n   t h e  co m p o s ite  s u r f ac e.   Pro p o s ed   E co - Awa r e  A* .   T h e  p r o p o s ed   p lan n er   ad d s   an   e x p licit  v eg etatio n - av o id an ce   t er m   to   th e  ed g e  m o d el,   co n tr o lled   b y   a  w eig h t λ,  s o   th e  s ea r ch   lean s   to war d   lo w - ca n o p y   c o r r id o r s   as in   ( 5 ) .     ( , ) = 1 2 ( [ ] + [ ] ) ⋅ ( , ) + ⋅ [ ] ⋅ ( , )   ( 5 )     E co - Awa r e  ed g e  weig h t   ( 5 ) ,   e x p lain   th e  h e u r is tic  s tay s   ad m is s ib le  with   r esp ec t  to   th e  b ase  co s t,  s o   th e  s ea r ch   r em ain s   ef f icien t,   an d   th e   ex tr a  ter m   p u lls   th e   r o u te  awa y   f r o m   d e n s e  v e g etatio n .   T h is   s tu d y   s et  λ   =   0 . 9   i n   th e   ex p er im en ts .   Sin ce   o n e   f ix e d   weig h t  ca n n o t   ex p r ess   ev e r y   p la n n er ' s   p r io r ity ,   also   p r o v id e  a n   NSGA - II    m u lti - o b jectiv e  s ea r c h .   C an d id ate  co r r id o r s   p r o d u ce d   ac r o s s   a  r an g e   o f   ec o - weig h ts   ar e  ev o lv e d   with   f ast   non - d o m in ated   s o r tin g   a n d   el itis t  s elec tio n ,   m in im izin g   tw o   o b jectiv es  at  o n ce ,   c u m u lat iv e  len g th - c o s t  an d   cu m u lativ e  v eg etatio n   ex p o s u r e,   an d   th e  s ea r ch   r etu r n s   a   Par eto   f r o n t.  A  k n ee - p o in t  r u le  th en   p ick s   th e   s o lu tio n   n ea r est th e  id ea l  p o in t   f o r   r e p o r tin g .   T h e  r o u te - o p tim izatio n   p ip eli n e  is   s elf - co n tain ed   a n d   r e p r o d u cib le.   So   th at  th e  wh o le  m eth o d   ca n   r u n   with o u t  d o wn lo a d in g   l ar g e  im a g er y   tiles ,   it  g e n e r ates  a  p h y s ically   p lau s ib le   b en c h m ar k   s ce n e  d eter m in is tically :  a  s m o o th   el ev atio n   f ield   with   a   h ig h - s lo p e  r id g e,   a   d en s e  f o r est  b elt  ly i n g   ac r o s s   th e  d ir ec t  lin e  b etwe en   th e  en d p o in ts ,   an d   an   im p ass ab le  r ip ar ian   b ar r ier .   T h is   s etu p   p u ts   th e  v eg etatio n   v er s u s   f ea s ib ilit y   tr ad e - o f f   i n   p lain   v iew  an d   lets   all  p la n n er s   b e   co m p a r ed   o n   id en tical   in p u t s .   Sam p le  s atellite  im ag es  u s ed   f o r   tr ain i n g   th e   p r o p o s ed   m o d el   alo n g   with   th e ir   co r r esp o n d in g   s eg m en te d   o u tp u ts   as  s h o wn   in   Fig u r e  3 .   T h e   s eg m en ted   im ag es  illu s tr ate  th e  s u cc ess f u l   ex tr ac tio n   o f   v e g etatio n   a n d   o th e r   lan d - co v er   r eg io n s ,   d e m o n s tr atin g   t h e  ef f ec tiv en ess   o f   th e  p r o p o s ed   s eg m en tatio n   a p p r o ac h   in   ac c u r ately   id en tif y in g   ter r ain   f ea tu r es.       4.   RE SU L T S AN D  D I SCU SS I O N   I n cr em en tally   in c r ea s in g   th e   n u m b er   o f   GC N  lay er s   an d   b lo ck s   with in   C ap s Net  m o d u le  ca n   s y s tem atica lly   r ed u ce   m o d el   m is class if icatio n s   o f   s m aller   o b jects  a n d   f u r th e r   s ep ar at e  d en s ely   a r r an g ed   in s tan ce s .   Su b s eq u en tly ,   f u r t h er   f i n e - tu n i n g   t o   s p ec ialize  in   s eg m en tin g   ac cu r ate  in s ta n ce   b o u n d ar ies  an d   b etter   s ep ar atin g   clo s ely - p a ck ed   s m all  o b jects  was  co n d u ct ed   an d   th e   v e g etatio n - d etec tio n   co d e  is   s h o w n   in   th e  Fig u r e  4 .   T h e  s em an tic   s u b d iv is io n   c o d e  as  s h o wn   in   Fig u r e  5   an d   r esu lts   o f   th e   p r o p o s ed   wo r k   as  s h o w n   in   Fig u r e  6 .   W h en   th is   s tu d y   tr ain   o n   th e  3   lab els  d ata s et,   th e  s am e  m o d el  p r o d u c ed   a  s lig h tly   lo wer   p er f o r m an ce   m etr ic,   d u e  to   cl ass   im b alan ce .   I n   co n tr ast,  th e  m o d el  tr ain ed   o n   th e  L ab el  d atasets   ac h iev ed   an   ac cu r ac y   s co r e  8 5 %.  T h e   p r o p o s ed   GC N – C ap s Net   m o d el   was  tr ain ed   u s in g   t h e  s atellite  im ag er y   d ataset  f o llo win g   th e  p r o ce d u r e  d e s cr ib ed   in   m eth o d o lo g y   s e ctio n .   T o   id e n tify   th e  m o s t  ef f ec tiv e  m o d el   co n f ig u r atio n ,   th is   s tu d y   s y s tem atica lly   ex p er im en ted   with   s ev er al  p a r am eter s   d u r in g   tr ain in g   an d   e v alu atio n .   I n   p ar ticu lar ,   th is   s tu d y   v a r i ed   th e  s eg m en tatio n   co n f id e n ce   th r esh o ld   ( θ)   f r o m   0 . 3   to   0 . 8   i n   o r d er   to   d eter m in e  th e   s ettin g   th at   y iel d ed   th e   b est  in s tan ce - lev el   s eg m en tatio n   p er f o r m an ce .   I n   a d d itio n   t o   th r esh o ld   tu n in g ,   m u ltip le  ar ch itectu r al  co n f ig u r atio n s   wer e  ex p lo r ed   b y   ch an g in g   th e  d ep th   o f   th e  n etwo r k .   Var io u s   co n f ig u r atio n s   o f   th e  GC N  an d   ca p s u le  b lo ck s   wer e  co m p ar ed   an d   co n tr asted   to   d eter m in e  th eir   ef f ec ts   o n   s eg m en tatio n   ac cu r ac y .   T h e  o v er all  p ix el - wis e  ac cu r ac y   d id   n o t  ch an g e  s u b s tan tially - p r im ar ily   s in ce   th e   p r o p o r tio n   o f   b ac k g r o u n d   p ix e ls   was  f ar   g r ea te r - b u t  ev e n   a   f ew  m is p lace d   f o r eg r o u n d   p ix e ls   p r o v e d   to   h av e   a   s tr o n g   im p ac t   o n   th e  o v er all  v alu es  f o r   p r ec is io n   a n d   r ec all.   Fin ally ,   ev alu atio n   was  p er f o r m ed   o n   th e  o f f icial  test   s et  an d   a  n u m b er   o f   d if f er en t k ey   p er f o r m an ce   m et r ics,  n am ely   AP a n d   AR   wer e  m ea s u r ed .   T ab le   2  s u m m ar izes   th e   f in al   r esu lts   ac h iev ed   o n   th e   test   s et.   T h e  d ee p er   Net8 ,   Net1 0   an d   Net1 2   v ar ian ts ,   r u n   at   =  0 . 5   co n s is ten tly   in cr ea s e   th e  d etec tio n   p er f o r m an ce   f o r   s m aller   o b je cts,  an d   also   allo w   b etter   s ep ar atio n   f o r   d en s ely   s p ac ed   in s tan ce s ,   wh ile  r ef in e m en t  o f   in s tan ce   b o u n d a r ies  co n tr ib u te  with   s lig h t   im p r o v em e n t,  th e  f in al  r esu lt  o n   th e  h o ld o u t  test   s et  ac h iev i n g   AP  =  0 . 9 2 5   an d   AR   =  0 . 9 4 8   at  th r esh o ld   0 . 5   in d icate s   th at  th e   h y b r id   ar c h itectu r e  is   r o b u s t  t o   s atellite  im ag e  ch allen g es.  I t   allo ws  to   id en tify   a n d   est im ate  v eg etatio n   lo s s es  r esu ltin g   f r o m   in f r astru ctu r e  co n s tr u ctio n ,   u r b an   s p r awl  an d   lan d   u s e  ch an g e,   s u ch   as  th is   allo ws  to   ev alu ate  a  co n s tr u ctio n   o n   its   s tr u ctu r al  h ea lth   as  well  as  ec o lo g ical  f o o tp r in t.  T h is   s tu d y   esti m ates   o v er all  lan d   co v e r   class if icatio n   ac cu r ac y   at  9 8 %.  T h e  6 - la b el  m o d el  p r o v id es  an   o v er all   im p r o v em en t  o v er   th e  3 - la b el  co n f ig u r atio n   an d   d ep th   c o n tin u es   to   im p r o v e  t h e  d etec tio n   o f   o b jects  o n   an   in s tan ce - lev el  with   Net1 2   p r o v id in g   t h e  b est  AP  an d   AR   v alu es.  T h e  p er ce p tio n s   o b tain ed   f r o m   th e  v ar io u s   n etwo r k s   f o r m   p ar t   o f   th e   ec o - s en s itiv ity   c o s t  s u r f ac e  f o r   th e   r o u te  o p tim izatio n .   R esu lts   s h o wn   in   T ab le  2   d em o n s tr ate  th at  t h e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       S a telite  ima g ery  a n d   d ee p   lea r n in g   fr a mewo r k  fo r   h ig h w a y  c o n s tr u ctio n   w ith   min ima l   …   ( Meen a ksh i )   4941   p r o p o s ed   f r a m ewo r k   in teg r ate s   s em an tic  im ag e  s eg m e n tatio n ,   GC N - C ap s Net - b ased   v eg et atio n   d etec tio n   an d   en v ir o n m en t - f r ien d ly   r o u te  o p tim izatio n   ap p r o ac h es.  T h e  s eg m en tatio n   p er f o r m e d   u s in g   6   s em an tic  class es   p r o v id es  ac cu r ac y   o f   ab o v e   8 5 %  with   m ea n   I o U  o f   0 . 6 2 0   o u tp er f o r m in g   th e  3 - class   ap p r o ac h .   T h e     GC N - C ap s Net   ar ch itectu r e  with   d ep th s   1 2   r esu lted   in   th e  b est  p er f o r m a n ce   f o r   AP  ( 0 . 9 2 5 )   an d   AR   ( 0 . 9 4 8 )   f o r   0 . 5   th r esh o l d .   Ov er all,   th e  f r am ewo r k   s u cc ess f u lly   att ain ed   a  lan d   class if icatio n   ac cu r ac y   o f   9 8 %  an d   d eter m in ed   e f f icien t r o a d   alig n m en ts   th at  m in im ize   th e  im p ac ts   o n   v eg etatio n .           Fig u r e  4 .   Veg etatio n - d etec tio n   r o u tin e  c o d e       T ab le  2 .  T r ai n in g   ac c u r ac y   m a tr ix   f o r   t h e  d ataset   C o m p o n e n t   M e t r i c   R e s u l t   K e y   o b ser v a t i o n   S e g m e n t a t i o n   m o d e l   ( 3 - l a b e l )   A c c u r a c y   ~ 8 3 %   S l i g h t l y   l o w e r   d u e   t o   c l a ss i mb a l a n c e   S e g m e n t a t i o n   m o d e l   ( 6 - l a b e l )   A c c u r a c y   > 8 5 %   I mp r o v e d   b y   b e t t e r   l a n d - c o v e r   r e p r e se n t a t i o n   S e g m e n t a t i o n   m o d e l   ( 6 - l a b e l )   M e a n   I o U   0 . 6 2 0   Ef f e c t i v e   p i x e l - l e v e l   s e g me n t a t i o n   G C N – C a p sN e t   ( N e t 8 )   A P / A R   0 . 8 9 1 / 0 . 9 1 2   G o o d   p e r f o r ma n c e   a t   m o d e r a t e   d e p t h   G C N – C a p sN e t   ( N e t 1 0 )   A P / A R   0 . 9 0 7 / 0 . 9 3 1   B e t t e r   b o u n d a r i e s  t h a n   N e t 8   G C N – C a p sN e t   ( N e t 1 2 )   A P / A R   0 . 9 2 5 / 0 . 9 4 8   B e st - p e r f o r mi n g   a r c h i t e c t u r e   O p t i mal   t h r e s h o l d   Θ  =   0 . 5   B e st   b a l a n c e   H i g h e s t   p r e c i si o n – r e c a l l   b a l a n c e   P r o p o se d   f r a m e w o r k   C l a s si f i c a t i o n   a c c u r a c y   9 8 %   R e l i a b l e   v e g e t a t i o n - l o s s i d e n t i f i c a t i o n       R o u tin g   p er f o r m an ce :  th e  f o u r   r o u tin g   s y s tem s   all  r an   o n   an   id en tical  b en ch m ar k   s ce n e  f r o m   s ec tio n   3 . 6   o f   th e  test   s ec tio n   wh er e  s tar t  an d   en d   p o i n ts   wer e  p lace d   in   o p p o s in g   co r n e r s   o f   th e  m ap ,   s o   th at  d ir ec t  co r r id o r s   wer e  f o r ce d   t o   cr o s s   th e  ex ten s iv e  f o r ested   s ec tio n .   E ac h   r o u te  was  r an k e d   o n   f iv e  q u a n titi es:  p ath   g eo m etr ic  len g th   ( in   s tep s ) ,   p ath   cu m u lativ e  tr av er s al  co s t,  av er ag e  s am p le  v alu e  f o r   m ea n   NDVI   alo n g   th e  r o u te,   a  co u n t f o r   th e   am o u n t o f   p at h   c o v er e d   b y   th e   h i g h - N DVI /can o p y   ex p o s u r e  a r ea s   ( t h e  p r o p o r tio n   o f   th e   p ath   s eg m en ts   h av i n g   NDVI   >  0 . 4 )   a n d   p ath   av e r ag e  s lo p e.   T h e  r esu lts   ar e  s h o wn   i n   T ab le  3 ,   it  s u m m ar izes   th e  co s ts   ar e  lo wer   f o r   th e  ec o - co s t  p lan n er s   b ec au s e  th e  tr ad itio n al  r o u te  ig n o r es  v eg etatio n   an d   is   s co r ed   o n   th e  ec o   s u r f ac e  o n ly   f o r   c o m p ar is o n .   Dijk s tr a  an d   A*   r etu r n   th e  s am e  o p tim al  p ath ;  A*   r e ac h es  it  with   f ewe r   n o d e  e x p an s io n s .   E c o - Awa r e  A*   an d   th e  NSGA - I I   k n ee   s o lu tio n   tr im   th e   r o u te  s lig h tly   w h ile  h o ld in g   ca n o p y   ex p o s u r e  at  ze r o .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell ,  Vo l.  1 5 ,   No .   5 ,   Octo b er   2 0 2 6 :   4 9 3 3 - 494 5   4942   T ab le  3 .   R o u te - o p tim izatio n   c o m p ar is o n   o n   th e   ec o - s en s itiv ity   co s t su r f ac e   P l a n n e r   Le n g t h   ( p x )   To t a l   c o st   M e a n   N D V I   C a n o p y   e x p .   ( %)   M e a n   sl o p e   ( ° )   Tr a d i t i o n a l   ( l e n g t h   +   s l o p e )   1 7 8 . 3   6 3 . 6   0 . 4 1 8   4 9 . 0   6 . 7 8   D i j k st r a   ( e c o   c o s t )   1 9 5 . 3   3 1 . 2   0 . 1 3 1   0 . 0   7 . 2 7   A *   ( e c o   c o st )   1 9 5 . 3   3 1 . 2   0 . 1 3 1   0 . 0   7 . 2 7   Ec o - A w a r e   A *   ( p r o p o se d )   1 9 1 . 9   3 1 . 4   0 . 1 2 9   0 . 0   7 . 6 8   N S G A - I I   ( k n e e   so l u t i o n )   1 9 1 . 9   3 1 . 4   0 . 1 2 9   0 . 0   7 . 6 8       T h e  co m p ar is o n   m ak es  th e  v eg etatio n   v er s u s   f ea s ib ilit y   tr ad e - o f f   s tar k .   T h e  co n v en tio n al  p lan n er ,   wh ich   m in im izes  ju s t  len g th   an d   s lo p e,   s en d s   th e  co r r id o r   s tr aig h t  th r o u g h   th e  f o r est  b el t - with   m ea n   NDVI   0 . 4 1 8 ,   r o u g h l y   h alf   th e  r o u t e  lies   u n d er   ca n o p y   co v e r .   B u t  b y   r o u tin g   o n   th e   co m p o s ite  ec o - s en s itiv ity   s u r f ac e,   th e  p ath   b en d s   awa y   f r o m   th e  f o r est  b elt.   Me an   N DVI   f o r   th e  p r o p o s ed   E c o - A war e  A*   p ath   f alls   to   0 . 1 2 9   ( a  6 9 % r ed u ctio n ) ,   an d   t h e  f r ac tio n   u n d er   ca n o p y   b ec o m es 0 % f r o m   4 9 %,  m ea n in g   n o   v eg etatio n   co v er   o v er   th e  co r r id o r .   C u m u lativ e   v eg etatio n   ex p o s u r e  is   6 7 %  less   th an   in   th e  o th er   s ce n ar io .   Su ch   an   ec o lo g ical   g ain   ca n   b e   ac h ie v ed   f o r   ju s t  an   8 %  i n cr ea s e  in   th e   p ath   len g th   an d   a   s lig h t  i n cr ea s e  in   m ea n   s lo p e.   Fig u r e   5   o v er lay s   th e  ca lcu lated   p at h way s   o n   th e  NDVI   d ata.   T h e r e  ar e  two   m ain   tak ea way s .   First,  th e  en v ir o n m en tal   g ain   co m es  f r o m   th e   co s t  s u r f ac e  n o t  th e  p lan n e r - in   f ac t   Dijk s tr a  wo u ld   f i n d   ex ac tly   th e  s am e  p ath ,   s o   A*   is   ch o s en   m er ely   f o r   ef f icien c y .   T h e  s ec o n d   is   th e  n o tio n   th at  E co - Awa r e  A*   w ith   its   s in g le  tu n in g   weig h t,  a n d   NSGA - I I   th r o u g h   p r o v id i n g   th e  f u ll  r an g e  o f   tr ad e - o f f s   al o n g   th e  Par eto   f r o n t  o f f er   v er y   f lex ib le  tr ad e - o f f   co n tr o l.  W h en   r ea d   alo n g s id e   th e  s eg m en tatio n   s tu d y ,   th is   wo r k   also   s u g g ests   th at  th e  f r am ewo r k   u s es  b o th   p h y s ical  an d   ec o l o g ical  f ac to r s   to   ev alu ate  in f r astru ctu r e  co r r id o r s   an d   f in d s   less   v eg etatio n   d is tu r b an ce   i n   th e   p r o p o s ed   r o u tes  th an   ty p ical  r o u tes.   I n   Fig u r e  5 ,   t h e  tr ad itio n al  ( len g t h   +  s lo p e )   r o u te  cr o s s es  th e  d en s e  f o r est   b elt,   wh ile  th e  ec o - c o s t p lan n e r s   d eto u r   ar o u n d   it a lo n g   a  lo w - NDVI   co r r id o r .           Fig u r e  5 .   Op tim ized   r o a d   co r r id o r s   o v e r laid   o n   th e  NDVI   r as ter       T h e  co m p a r is o n   clea r ly   illu s tr ates  th e  tr ad e - o f f   b etwe en   v eg etatio n   an d   f ea s ib ilit y .   T h e  d ef au lt  p lan n er - wh ic h   o n ly   s ee k s   to   m in im ize   len g t h   an d   s lo p e - r o u tes  th e  co r r id o r   s tr aig h t   ac r o s s   th e  f o r est  b elt ;  th e   r o u te  h as  an   a v er ag e   NDVI   o f   0 . 4 1 8   an d   alm o s t  h alf   th e   r o u te  r u n s   b en ea th   ca n o p y   co v e r .   T h e   r o u te  wh ic h   u s es  th e  co m p o s ite  ec o - s en s itiv ity   s u r f ac e  as  its   s ea r ch   p r io r ity   av o id s   th e  f o r est  b elt   b y   h u g g in g   t h e   b o u n d ar y ;  t h e  av e r ag e  NDVI   f o r   th is   alter n ativ e   E co - Awa r e   A*   r o u te  r ed u ce s   to   0 . 1 2 9 - a  r ed u ctio n   o f   alm o s t  6 9 %,  an d   th e  ex p o s u r e  to   ca n o p y   co v e r   r ed u ce d   f r o m   4 9 · 0   to   0 % - th e  r o u te  d o es  n o t  g o   b en ea th   an y   ca n o p y .   C u m u lativ e  v eg etatio n   ex p o s u r e  d ec r ea s es  b y   6 7 · 2 %.  At  th e  ex p en s e  o f   ju s t  o v e r   8 %  ad d itio n al  p ath   len g t h   an d   a  s m all  in cr ea s e  in   av er a g e  s lo p e,   s ig n if ican t  g ain s   ar e  ac h iev ed   in   r ed u ce d   im p ac t  o n   v eg etatio n .   T h e   two   r o u tes ca n   b e  s ee n   o v e r laid   o n   th e  NDVI   r aster   in   Fig u r e  6 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.