Wer aus Satellitenaufnahmen eine Karte für bestimmte Kulturpflanzen oder beschädigte Waldflächen erstellen will, muss normalerweise große Bildbestände beschaffen und ein Modell darauf anwenden. Das Allen Institute for AI (Ai2) nimmt Forschenden und Entwicklern mit OlmoEarth v1.3 einen Teil dieser Vorarbeit ab: Seit dem 22. Oktober stellt das Institut nicht nur ein aktualisiertes Modell, sondern auch bereits berechnete Merkmale für große Teile der Erdoberfläche bereit. Hinzu kommt ein Browserwerkzeug, mit dem sich erste Karten ohne eigene GPU erstellen lassen.
Ein Modell, viele mögliche Karten
OlmoEarth verarbeitet Zeitreihen aus Radarbildern von Sentinel-1 sowie multispektralen Aufnahmen von Sentinel-2 und Landsat. Ein Vision Transformer verarbeitet die Satellitendaten; ein Attention Pooler fasst die Informationen zusammen, bevor eine Projektion daraus einen Vektor mit 128 Werten erzeugt. Dieser Vektor, ein sogenanntes Embedding, beschreibt einen Ort in einer Form, die andere Modelle als Eingabe nutzen können. Auch die ersten 64 Werte ergeben laut Ai2 bereits eine eigenständig nutzbare, kompaktere Repräsentation. Die Modellkarte bezeichnet die veröffentlichte Base-Variante als Vision Transformer mit 128 Millionen Parametern und nennt zusätzliche Komponenten für die Verdichtung und Projektion.
Der entscheidende Schritt liegt in der Vorberechnung. Statt für jede Fragestellung erneut Satellitenbilder durch das große Modell zu schicken, können Data Scientists auf den fertigen Vektoren beispielsweise einen kleineren Klassifikator mit ihren eigenen beschrifteten Beispielen trainieren. Daraus lässt sich anschließend eine Karte für eine Region ableiten. Wer dagegen eine bestimmte Zeitspanne oder andere Eingangsdaten benötigt, muss die Embeddings mit dem Modell selbst berechnen oder den entsprechenden Workflow in OlmoEarth Studio nutzen. Die Gewichte und der Trainingscode sind zugänglich.
Ai2 veröffentlicht die jährlichen Embeddings auf Source Cooperative als Zarr-Daten. Die räumliche Auflösung beträgt zehn Meter; pro Jahr und Rasterzelle gibt es einen 128-dimensionalen Vektor. Der Datensatz lässt sich ohne Konto über einen S3-kompatiblen Zugang lesen. Praktisch ist das vor allem für regionale Abfragen: Die Daten müssen nicht als kompletter weltweiter Bestand heruntergeladen werden. Für die Jahre 2023 bis 2025 ist die globale Abdeckung zum Start verfügbar. Die Jahre 2017 bis 2022 umfassen zunächst ausgewählte Länder und sollen ergänzt werden. „Global“ meint hier auch nicht jeden Punkt der Erde: Die Dokumentation schließt die Antarktis aus und beschreibt eine Abdeckung von Landflächen und Teilen der Küstengewässer.
Im Embeddings Explorer können Nutzer zwischen Jahren wechseln, ähnliche Orte suchen und anhand weniger markierter Punkte direkt einen kleinen Klassifikator trainieren. Die erzeugte Karte lässt sich als GeoTIFF exportieren. Das Werkzeug zeigt außerdem Sentinel-2-Aufnahmen an, sodass auffällige Muster mit Bildern abgeglichen werden können. Ai2 stellt für die Daten zusätzlich Herkunftstabellen bereit, die die verwendeten Satellitenszenen je Kachel und Jahr dokumentieren. Damit wird aus dem Embedding zwar kein selbsterklärender Messwert; der Weg zurück zu den zugrunde liegenden Aufnahmen bleibt aber nachvollziehbar.
Was die Leistungsmessung aussagt – und was nicht
In Ai2s eigenen Vergleichen mit AlphaEarth Foundations und Tessera v2 belegt die 128-dimensionale Variante bei 20 von 27 Auswertungen den ersten Platz, die 64-dimensionale bei 18. Die Tests verteilen sich laut Institut auf verschiedene Aufgaben und sechs Kontinente. Das ist ein Hinweis darauf, dass die vorberechneten Merkmale für unterschiedliche Kartierungsaufgaben brauchbar sein können. Die Zahlen sind jedoch Ergebnisse der vom Anbieter beschriebenen Evaluation und ersetzen keinen Test mit den eigenen Regionen, Klassen und Referenzdaten. Insbesondere ein auffälliger Unterschied zwischen zwei Jahresvektoren erklärt noch nicht, ob vor Ort etwa gebaut, gerodet oder nach einem Brand wieder aufgeforstet wurde.
Auch die Lizenz verdient Aufmerksamkeit. Ai2 nennt die Veröffentlichung offen, doch die OlmoEarth Artifact License ist keine uneingeschränkte Standard-Open-Source-Lizenz. Sie erlaubt unter ihren Bedingungen Nutzung, Veränderung und Weitergabe, untersagt aber unter anderem militärische und verteidigungsbezogene Anwendungen sowie bestimmte extraktive Tätigkeiten wie die Förderung von Öl, Gas und Mineralien. Für weitergegebene abgeleitete Werke gelten ebenfalls Vorgaben. Unternehmen sollten die Nutzungsbedingungen daher prüfen, bevor sie Modell oder Datensatz in einen eigenen Geodatenprozess übernehmen.
Fazit
OlmoEarth v1.3 verschiebt eine aufwendige Rechenaufgabe vom einzelnen Projekt zu einem wiederverwendbaren öffentlichen Datenbestand. Das macht erste Analysen zu Landnutzung, Vegetation oder Veränderungen über die Jahre zugänglicher, ohne dass jedes Team selbst ein großes Satellitenmodell betreiben muss. Für belastbare Ergebnisse bleiben passende Referenzdaten, die Prüfung am konkreten Ort und ein Blick auf die noch unvollständige historische Abdeckung nötig.