基于高分遥感数据和深度学习的石冰川自动提取研究——以念青唐古拉山西段为例

发布时间：2022-01-24 18:11

　　石冰川是以冰岩混合物为基础形成的一类具有舌状堆积纹理的冰缘地貌,了解其分布和变化对于寒区环境研究具有重要价值,遥感技术的发展为石冰川的识别提供了有效的手段。针对石冰川发育地的偏远和调查的困难,以及其光谱特征的微弱性,提出了一种基于深度学习的石冰川识别方法,以ResNet作为训练网络,得到石冰川的图像分类模型,以国产高分一号遥感影像作为实验数据,在念青唐古拉山西段展开了应用,共识别出石冰川96条。验证结果表明:该方法具有较高的识别精度（98.72%的总体精度、89.48%的生产精度和81.77%的用户精度）,证明该方法能够有效地识别石冰川,并为在大区域开展石冰川的调查和分析提供了基础。 

【文章来源】：遥感技术与应用. 2020,35(06)北大核心CSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

念青唐古拉山西段

采用覆盖研究区10景高分一号2 m分辨率全色波段影像，每景尺寸为18 192×18 000像素，用Arc GIS软件将研究区的高分一号影像拼接起来，按500×500一幅的尺寸进行裁剪成小图像，如图3所示。由于本文选择的Res Net网络训练时输入图像尺寸为固定的224×224，因此，图像在输入前会有一个缩放过程，如果输入的图像尺寸过大，会使得图像分辨率降低，导致特征损失，如果输入的图像尺寸过小，图像又难以囊括石冰川的完整特征。因此，选择500×500作为裁剪尺寸，既有较大的空间容纳石冰川的完整特征，又不会在缩放过程中造成过多的特征损失。裁剪后的图像将用于后面CNN网络训练和最终图像分类模型预测。3.3.3 石冰川发育区筛选

石冰川的形成有冰和岩屑两大物质基础，这就需要一定高海拔跨度的山体提供多年冻结环境和岩屑来源，通常高海拔跨度指由多年冻土下界到现代雪线这一范围[13]。念青唐古拉山西段雪线海拔高度在5 700 m左右[27]，研究区属于藏北高原南部高寒带岛状多年冻土区，其多年冻土下界大致与年平均气温-2.0～-2.5℃等值线相吻合，具此推测研究区的冻土下界高度约为4 830～4 980 m,5 200 m以上则有多年冻土广泛发育[28]。因此，本文使用30 m分辨率的SRTM高程数据根据念青唐古拉山西段的现代雪线和多年冻土下界进行重分类，得到出满足石冰川发育条件的区域，以此对裁剪出来的高分一号图像进行筛选，剔除不在石冰川发育区内的图像，减少数据的处理量，同时可以避免非石冰川发育区图像的误分。

【参考文献】：
期刊论文
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[2]西藏桑日县巴玉水电站上游石冰川分布特征[J]. 许君利,刘时银,王建.  冰川冻土. 2018(06)
[3]高分一号卫星的技术特点[J]. 白照广.  中国航天. 2013(08)
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[6]中天山石冰川特征研究[J]. 朱诚,崔之久,姚增.  地理学报. 1992(03)
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[8]贡嘎山山地石冰川的初步研究[J]. 李树德,姚河清.  冰川冻土. 1987(01)
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本文编号：3607055