Monitoramento dinâmico de alta resolução das linhas costeiras de rios e lagos baseado em Swin-UNet

CHEN Hao ,  

WU Yanhong ,  

ZHENG Siqi ,  

CHI Haojing ,  

TENG Xuankai ,  

LI Junsheng ,  

摘要

As linhas costeiras de rios e lagos são a zona de contato entre corpos de água interiores e a terra, possuindo funções ecológicas extremamente importantes, como o controle de inundações e a manutenção do equilíbrio ecológico. Monitorar em tempo hábil as mudanças dinâmicas das linhas costeiras de rios e lagos tem grande importância prática para a prevenção de enchentes, redução de desastres e para a construção e proteção do ambiente ecológico aquático. Este artigo treinou o modelo de aprendizado profundo Swin-UNet, baseado em imagens de sensoriamento remoto de alta resolução (satélites Gaofen e Sentinel-2), desenvolvendo uma tecnologia de reconhecimento de corpos d'água e linhas costeiras regionais, usada para monitorar as mudanças dinâmicas das linhas costeiras de rios e lagos na cidade de Chenzhou entre 2015 e 2025. Os resultados mostram que o modelo de reconhecimento de corpos d'água e linhas costeiras baseado em Swin-UNet é claramente superior aos métodos tradicionais baseados em limiar ou modelos de aprendizado de máquina relativamente simples, com uma precisão de reconhecimento superior a 90% e informações claras dos contornos das águas. Os resultados baseados em imagens Gaofen indicam que a área média anual de corpos d'água na área de estudo é cerca de 314,7 km², com comprimento correspondente das linhas costeiras de cerca de 7306,4 km. Os resultados de Gaofen e Sentinel-2 apresentam boa consistência (coeficiente de correlação da média anual superior a 0,99), mas devido à sua maior resolução espacial, a área de águas identificada pelas imagens Gaofen é cerca de 18,9% maior que a do Sentinel-2, enquanto o comprimento das linhas costeiras é cerca de 75% maior. A flutuação intraanual do comprimento das linhas costeiras (coeficiente de variação = 12,8%) é maior que a flutuação interanual (coeficiente de variação = 9,0%). A estabilidade morfológica das linhas costeiras de corpos d'água artificiais na área de estudo é maior que as linhas costeiras naturais. A evolução estrutural das linhas costeiras de rios e lagos na área de estudo mostra uma transformação das linhas costeiras semi-naturais e semi-artificiais em linhas costeiras artificiais, enquanto as linhas naturais permanecem relativamente estáveis. Essa tendência evolutiva está intimamente relacionada à expansão espacial urbana e a uma série de políticas ecológicas de restauração, como a reflorestação e a recuperação de terras agrícolas para áreas úmidas.

关键词

Linhas costeiras de rios e lagos;Monitoramento dinâmico;Swin-UNet;Satélites Gaofen;Sentinel-2;Cidade de Chenzhou

阅读全文