Internal ice layers imaged by radar provide key evidence of snow accumulation and ice dynamics, but radar-derived layer boundary observations are often incomplete, with discontinuous traces and sometimes entirely missing layers, due to limited resolution, sensor noise, and signal loss. Existing graph-based models for ice stratigraphy generally assume sufficiently complete layer profiles and focus on predicting deeper-layer thickness from reliably traced shallow layers. In this work, we address the layer-completion problem itself by synthesizing complete ice-layer thickness annotations from incomplete radar-derived layer traces by conditioning on colocated physical features synchronized from physical climate models. The proposed network combines geometric learning to aggregate within-layer spatial context with a transformer-based temporal module that propagates information across layers to encourage coherent stratigraphy and consistent thickness evolution. To learn from incomplete supervision, we optimize a mask-aware robust regression objective that evaluates errors only at observed thickness values and normalizes by the number of valid entries, enabling stable training under varying sparsity without imputation and steering completions toward physically plausible values. The model preserves observed thickness where available and infers only missing regions, recovering fragmented segments and even fully absent layers while remaining consistent with measured traces. As an additional benefit, the synthesized thickness stacks provide effective pretraining supervision for a downstream deep-layer predictor, improving fine-tuned accuracy over training from scratch on the same fully traced data.


翻译:雷达成像揭示的内部冰层是积雪累积和冰层动力学的关键证据,但由于分辨率限制、传感器噪声及信号损失,雷达导出的层界观测结果常存在不连续性——表现为迹线断裂甚至整层缺失。现有基于图的冰层结构模型通常假设层剖面足够完整,并侧重于根据可靠追踪的浅层厚度预测深层厚度。本研究针对层位补全问题本身,通过同步物理气候模型的空间共位物理特征约束,从雷达导出的不完整层迹中合成完整的冰层厚度标注。所提网络融合了几何学习(聚合层内空间上下文)与基于Transformer的时间模块(跨层传播信息以促进层理连贯性与厚度演变一致性)。为实现基于不完整标注的学习,我们优化了掩膜感知的鲁棒回归目标——该目标仅在观测厚度值处计算误差并通过有效条目数进行归一化,从而无需插值即可在稀疏度可变条件下实现稳定训练,并将补全结果导向物理可行值。模型保留可观测厚度并仅推断缺失区域,在保持与实测迹线一致性的同时修复断裂片段甚至补全完全缺失的层位。作为附加优势,合成的厚度堆栈可作为下游深层厚度预测器的有效预训练监督,相较在相同全追踪数据上从零训练,显著提升微调精度。

0
下载
关闭预览

相关内容

遥感图像云检测方法综述
专知会员服务
35+阅读 · 2023年1月28日
专知会员服务
38+阅读 · 2020年12月22日
神经网络的拓扑结构,TOPOLOGY OF DEEP NEURAL NETWORKS
专知会员服务
35+阅读 · 2020年4月15日
专家报告|高光谱遥感信息提取方法
中国图象图形学报
12+阅读 · 2019年7月14日
全景分割任务介绍及其最新进展【附PPT与视频资料】
人工智能前沿讲习班
11+阅读 · 2018年12月5日
【学界】基于条件深度卷积生成对抗网络的图像识别方法
GAN生成式对抗网络
16+阅读 · 2018年7月26日
Deep Image Prior:深度卷积网络先天就理解自然图像
极市平台
10+阅读 · 2017年12月5日
SAR成像原理及图像鉴赏
无人机
21+阅读 · 2017年8月14日
Layer Normalization原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
32+阅读 · 2017年6月17日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
综述 | 从问答到任务完成:Agent系统与Harness设计
专知会员服务
2+阅读 · 今天16:54
Agentic RL:框架、实践与长程智能体训练
专知会员服务
1+阅读 · 今天16:52
重新思考无人机时代的生存能力
专知会员服务
5+阅读 · 今天7:44
装甲突击旅:现代战争思考、战斗与组织
专知会员服务
4+阅读 · 今天7:28
在人工智能加速决策环境中拓展OODA循环
专知会员服务
4+阅读 · 今天7:18
军事欺骗:供作战战术指挥官使用的工具
专知会员服务
4+阅读 · 今天7:03
综述 | 世界动作模型:少做梦,多行动
专知会员服务
6+阅读 · 6月23日
美以伊冲突:无人机与人工智能的运用
专知会员服务
10+阅读 · 6月23日
《特种部队在透明战场中的生存力》最新报告
专知会员服务
5+阅读 · 6月23日
相关VIP内容
遥感图像云检测方法综述
专知会员服务
35+阅读 · 2023年1月28日
专知会员服务
38+阅读 · 2020年12月22日
神经网络的拓扑结构,TOPOLOGY OF DEEP NEURAL NETWORKS
专知会员服务
35+阅读 · 2020年4月15日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员