近日，中國科學(xué)院海洋研究所李曉峰研究員團隊在遙感觀測數(shù)據(jù)補全研究中取得突破性成果。其研究成果以“GDCM: Generalized Data Completion Model for Satellite Observations”為題，發(fā)表于遙感領(lǐng)域國際期刊 Remote Sensing of Environment（SCI一區(qū)，影響因子11.1）。
研究團隊提出了一種適用于多源遙感數(shù)據(jù)的通用補全模型：GDCM（Generalized Data Completion Model）。該模型基于時空卷積與注意力機制融合的深度學(xué)習(xí)框架，成功解決了衛(wèi)星軌道覆蓋間隙與云層遮擋導(dǎo)致的數(shù)據(jù)缺測問題，可高精度重建海表溫度、風(fēng)速、水汽、云液態(tài)水、降水率等關(guān)鍵海氣變量，顯著提升了遙感觀測數(shù)據(jù)的完整性與實用性。
圖1 GDCM模型結(jié)構(gòu)圖
GDCM模型以連續(xù)7天的觀測序列為輸入，通過雙尺度編碼–解碼結(jié)構(gòu)捕捉局地與大尺度特征，利用注意力機制篩選關(guān)鍵時空依賴。實驗表明，GDCM在復(fù)雜海洋環(huán)境下仍保持高穩(wěn)定性，補全精度顯著優(yōu)于傳統(tǒng)插值方法與現(xiàn)有AI模型，并在多類型、跨平臺遙感數(shù)據(jù)補全任務(wù)中均表現(xiàn)出優(yōu)異性能，具備良好的通用性和魯棒性。
此外，GDCM采用逐步加深缺測比例的訓(xùn)練策略，使模型先理解完整場，再逐步適應(yīng)嚴重缺測情境，有效提升了泛化能力。以熱帶不穩(wěn)定波區(qū)域為例，GDCM幾乎消除了預(yù)測偏差，重建效果穩(wěn)定可靠。
圖2 GDCM模型補全熱帶不穩(wěn)定波區(qū)域結(jié)果圖
本成果不僅在技術(shù)層面上推動了遙感觀測數(shù)據(jù)智能重建方法的發(fā)展，也為未來氣候變化監(jiān)測、臺風(fēng)路徑預(yù)報、極端事件識別等高時空分辨率應(yīng)用場景提供了有力工具。
該論文第一作者為中國科學(xué)院海洋研究所王浩宇博士，李曉峰研究員為通訊作者，合作者還包括博士生周寅飛。研究工作得到國家自然科學(xué)基金和嶗山實驗室“十四五”重大項目支持。
