【深度学习|冰川制图7】GlacierNet2：一种面向高山冰川制图的混合多模型学习架构

【深度学习|冰川制图7】GlacierNet2：一种面向高山冰川制图的混合多模型学习架构

【深度学习|冰川制图7】GlacierNet2：一种面向高山冰川制图的混合多模型学习架构

---

---

欢迎铁子们点赞、关注、收藏！
祝大家逢考必过！逢投必中！上岸上岸上岸！upupup

大多数高校硕博生毕业要求需要参加学术会议，发表EI或者SCI检索的学术论文会议论文。详细信息可关注VX “学术会议小灵通”或参考学术信息专栏：https://blog.csdn.net/2401_89898861/article/details/147776597

---

论文来源：https://doi.org/10.1016/j.jag.2022.102921

数据与方法

2.3 GlacierNet2 架构

2.3.4. 积雪覆盖汇积区（SCAZ）的估算

• 前一模块中的冰川末端估算所得到的消融区，是估算积雪覆盖汇积区（SCAZ）的主要输入之一（见图8）。此前的卷积神经网络（CNN）处理模块融合了 DeepLabV3+ 和 GlacierNet 的判别结果以生成 D-2 数据。然而，两种网络在雪线位置判定上存在一定分歧，造成混淆，并略微低估了 D-2 的雪线高度。
  
• 我们观察到，这类分歧通常发生在消融区存在残留积雪像素的区域。因此，在后处理阶段，如果 D-1 的雪线对应的高程更高，则将 D-2 的雪线进行上调，采用 D-1 的雪线位置。

随后，SCAZ 的估算依赖于 TopoToolbox 平台，这是一个基于 MATLAB 的强大地形分析工具，具备空间与非空间数值分析功能（Schwanghart and Kuhn, 2010；Schwanghart and Scherler, 2014）。该工具在处理复杂地形数据时优化了计算效率，并为流域地貌学和水文分析提供了灵活易用的环境，支持数字高程模型（DEM）数据处理。例如，其流域单元（Drainage Basin, DB）分析模块可以计算流向与汇流。

在本研究中，我们将每一个冰川视作一个独立的流域单元（DB），这对于 SCAZ 的制图至关重要。TopoToolbox 可基于 DEM 数据估算 DB，无论是否提供特定的目标区域：

• 若提供目标区域，则可识别所有流入该区域的像素；
• 若未提供，则基于假设的流动网络识别所有可能的流域单元。

但流域划分并非总是直接明确的，因为多个冰川的假设流动路径常常汇合，因此我们进一步利用消融区信息辅助划分与界定冰川独立流域单元。

SCAZ 的估算算法除使用修正雪线后的 D-2 外，还需 DEM 和光学遥感数据作为输入（见图8），分析流程如下：

1. 使用地表反射率雪指数（见公式2）识别场景内的所有积雪像素；
2. 删除那些不与消融区邻接或重叠的积雪区域；
3. 将剩余积雪区域与邻接/重叠的消融区进行合并；
4. 对所有空洞进行填补，这些空洞代表非雪和非冰区域，有助于后续计算；
5. 将各个消融区赋予不同的编码编号；
6. 为每个目标消融区分配像素，生成中间输出 G-1，用于表示合并区域内的冰川流域单元（DB），每个流域单元继承其对应消融区的编号；
7. 基于整个场景计算每个目标消融区的流域单元，仍继承原始编码编号；通过逻辑“与”（AND）操作去除超出合并区域的流域像素，得到中间结果 G-3；
8. 计算中间结果 G-2，表示合并区域内部但未设定具体目标区域的 DB 片段；这些片段继承 G-3 中对应流域的编码，并另行编号以做区分；
9. 计算 G-1 与 G-3 的差异区域；
10. 若 G-2 中的片段既不邻接也不重叠G-1 中具有相同编号的 DB，则标记这些片段；
11. 从 G-2 中剔除这些被标记的片段，对应于 G-3 中的位置；
12. 再次计算 G-1 与更新后的 G-3 之间的差异区域；
13. 针对上述差异区域，识别 G-2 中对应片段的连接边界线——即直接接触 G-1 中同编号 DB 的边界；若这些边界线的平均高程高于整个片段边界的平均高程，则保留这些片段；
14. 将上述选中的 G-2 片段从 G-3 中再次剔除；
15. 对步骤4中填补的空洞进行形态学闭运算（Morphological Closing）以实现融合，除保留少数小孔外，其余孔洞均恢复；
16. 删除因孔洞恢复而产生的孤立 SCAZ 区域，这些区域为与主要冰川区域不相连的独立像素簇。

在上述区域中，G-1 对冰川面积略有低估，而 G-3 则存在高估现象，G-2 的总面积与 G-3 持平。实际上，G-1 对大多数冰川实现了较为准确的估算，但由于冰川表面存在显著的冰碛垄脊，导致部分区域出现低估。因此，引入 G-2 与 G-3 的结果对初步估算进行进一步细化。与此同时，合并区域被用于分离假设性冰流网络，并屏蔽那些间接流入消融区的 DB（Debris-covered）冰川段。