基于高分遙感數(shù)據(jù)和深度學習的石冰川自動提取研究——以念青唐古拉山西段為例
發(fā)布時間:2022-01-24 18:11
石冰川是以冰巖混合物為基礎形成的一類具有舌狀堆積紋理的冰緣地貌,了解其分布和變化對于寒區(qū)環(huán)境研究具有重要價值,遙感技術的發(fā)展為石冰川的識別提供了有效的手段。針對石冰川發(fā)育地的偏遠和調(diào)查的困難,以及其光譜特征的微弱性,提出了一種基于深度學習的石冰川識別方法,以ResNet作為訓練網(wǎng)絡,得到石冰川的圖像分類模型,以國產(chǎn)高分一號遙感影像作為實驗數(shù)據(jù),在念青唐古拉山西段展開了應用,共識別出石冰川96條。驗證結果表明:該方法具有較高的識別精度(98.72%的總體精度、89.48%的生產(chǎn)精度和81.77%的用戶精度),證明該方法能夠有效地識別石冰川,并為在大區(qū)域開展石冰川的調(diào)查和分析提供了基礎。
【文章來源】:遙感技術與應用. 2020,35(06)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】:8 頁
【部分圖文】:
念青唐古拉山西段
采用覆蓋研究區(qū)10景高分一號2 m分辨率全色波段影像,每景尺寸為18 192×18 000像素,用Arc GIS軟件將研究區(qū)的高分一號影像拼接起來,按500×500一幅的尺寸進行裁剪成小圖像,如圖3所示。由于本文選擇的Res Net網(wǎng)絡訓練時輸入圖像尺寸為固定的224×224,因此,圖像在輸入前會有一個縮放過程,如果輸入的圖像尺寸過大,會使得圖像分辨率降低,導致特征損失,如果輸入的圖像尺寸過小,圖像又難以囊括石冰川的完整特征。因此,選擇500×500作為裁剪尺寸,既有較大的空間容納石冰川的完整特征,又不會在縮放過程中造成過多的特征損失。裁剪后的圖像將用于后面CNN網(wǎng)絡訓練和最終圖像分類模型預測。3.3.3 石冰川發(fā)育區(qū)篩選
石冰川的形成有冰和巖屑兩大物質基礎,這就需要一定高海拔跨度的山體提供多年凍結環(huán)境和巖屑來源,通常高海拔跨度指由多年凍土下界到現(xiàn)代雪線這一范圍[13]。念青唐古拉山西段雪線海拔高度在5 700 m左右[27],研究區(qū)屬于藏北高原南部高寒帶島狀多年凍土區(qū),其多年凍土下界大致與年平均氣溫-2.0~-2.5℃等值線相吻合,具此推測研究區(qū)的凍土下界高度約為4 830~4 980 m,5 200 m以上則有多年凍土廣泛發(fā)育[28]。因此,本文使用30 m分辨率的SRTM高程數(shù)據(jù)根據(jù)念青唐古拉山西段的現(xiàn)代雪線和多年凍土下界進行重分類,得到出滿足石冰川發(fā)育條件的區(qū)域,以此對裁剪出來的高分一號圖像進行篩選,剔除不在石冰川發(fā)育區(qū)內(nèi)的圖像,減少數(shù)據(jù)的處理量,同時可以避免非石冰川發(fā)育區(qū)圖像的誤分。
【參考文獻】:
期刊論文
[1]念青唐古拉山現(xiàn)代冰川1999—2015年期間動態(tài)變化遙感研究[J]. 安國英,韓磊,黃樹春,谷延群,郭兆成,王珊珊. 現(xiàn)代地質. 2019(01)
[2]西藏桑日縣巴玉水電站上游石冰川分布特征[J]. 許君利,劉時銀,王建. 冰川凍土. 2018(06)
[3]高分一號衛(wèi)星的技術特點[J]. 白照廣. 中國航天. 2013(08)
[4]念青唐古拉山西段高海拔陸—氣系統(tǒng)水熱特征[J]. 謝健,劉景時,杜明遠,康世昌,賈書剛,王忠彥. 地理科學進展. 2010(02)
[5]天山石冰川的形態(tài)與發(fā)育條件[J]. 劉耕年,熊黑鋼,崔之久,宋長青. 地理科學. 1995(03)
[6]中天山石冰川特征研究[J]. 朱誠,崔之久,姚增. 地理學報. 1992(03)
[7]天山烏魯木齊河源區(qū)石冰川的溫度結構類型與運動機制[J]. 崔之久,朱誠. 科學通報. 1989(02)
[8]貢嘎山山地石冰川的初步研究[J]. 李樹德,姚河清. 冰川凍土. 1987(01)
[9]昆侖山型石冰川的發(fā)現(xiàn)及石冰川的最新分類[J]. 崔之久. 科學通報. 1984(13)
本文編號:3607055
【文章來源】:遙感技術與應用. 2020,35(06)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】:8 頁
【部分圖文】:
念青唐古拉山西段
采用覆蓋研究區(qū)10景高分一號2 m分辨率全色波段影像,每景尺寸為18 192×18 000像素,用Arc GIS軟件將研究區(qū)的高分一號影像拼接起來,按500×500一幅的尺寸進行裁剪成小圖像,如圖3所示。由于本文選擇的Res Net網(wǎng)絡訓練時輸入圖像尺寸為固定的224×224,因此,圖像在輸入前會有一個縮放過程,如果輸入的圖像尺寸過大,會使得圖像分辨率降低,導致特征損失,如果輸入的圖像尺寸過小,圖像又難以囊括石冰川的完整特征。因此,選擇500×500作為裁剪尺寸,既有較大的空間容納石冰川的完整特征,又不會在縮放過程中造成過多的特征損失。裁剪后的圖像將用于后面CNN網(wǎng)絡訓練和最終圖像分類模型預測。3.3.3 石冰川發(fā)育區(qū)篩選
石冰川的形成有冰和巖屑兩大物質基礎,這就需要一定高海拔跨度的山體提供多年凍結環(huán)境和巖屑來源,通常高海拔跨度指由多年凍土下界到現(xiàn)代雪線這一范圍[13]。念青唐古拉山西段雪線海拔高度在5 700 m左右[27],研究區(qū)屬于藏北高原南部高寒帶島狀多年凍土區(qū),其多年凍土下界大致與年平均氣溫-2.0~-2.5℃等值線相吻合,具此推測研究區(qū)的凍土下界高度約為4 830~4 980 m,5 200 m以上則有多年凍土廣泛發(fā)育[28]。因此,本文使用30 m分辨率的SRTM高程數(shù)據(jù)根據(jù)念青唐古拉山西段的現(xiàn)代雪線和多年凍土下界進行重分類,得到出滿足石冰川發(fā)育條件的區(qū)域,以此對裁剪出來的高分一號圖像進行篩選,剔除不在石冰川發(fā)育區(qū)內(nèi)的圖像,減少數(shù)據(jù)的處理量,同時可以避免非石冰川發(fā)育區(qū)圖像的誤分。
【參考文獻】:
期刊論文
[1]念青唐古拉山現(xiàn)代冰川1999—2015年期間動態(tài)變化遙感研究[J]. 安國英,韓磊,黃樹春,谷延群,郭兆成,王珊珊. 現(xiàn)代地質. 2019(01)
[2]西藏桑日縣巴玉水電站上游石冰川分布特征[J]. 許君利,劉時銀,王建. 冰川凍土. 2018(06)
[3]高分一號衛(wèi)星的技術特點[J]. 白照廣. 中國航天. 2013(08)
[4]念青唐古拉山西段高海拔陸—氣系統(tǒng)水熱特征[J]. 謝健,劉景時,杜明遠,康世昌,賈書剛,王忠彥. 地理科學進展. 2010(02)
[5]天山石冰川的形態(tài)與發(fā)育條件[J]. 劉耕年,熊黑鋼,崔之久,宋長青. 地理科學. 1995(03)
[6]中天山石冰川特征研究[J]. 朱誠,崔之久,姚增. 地理學報. 1992(03)
[7]天山烏魯木齊河源區(qū)石冰川的溫度結構類型與運動機制[J]. 崔之久,朱誠. 科學通報. 1989(02)
[8]貢嘎山山地石冰川的初步研究[J]. 李樹德,姚河清. 冰川凍土. 1987(01)
[9]昆侖山型石冰川的發(fā)現(xiàn)及石冰川的最新分類[J]. 崔之久. 科學通報. 1984(13)
本文編號:3607055
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