Monitoreo dinámico de alta resolución de líneas costeras de ríos y lagos basado en Swin-UNet

CHEN Hao ,  

WU Yanhong ,  

ZHENG Siqi ,  

CHI Haojing ,  

TENG Xuankai ,  

LI Junsheng ,  

摘要

Las líneas costeras de ríos y lagos son las zonas de contacto entre cuerpos de agua interiores y la tierra, con funciones ecológicas extremadamente importantes como la regulación de inundaciones y el mantenimiento del equilibrio ecológico. La obtención oportuna de los cambios dinámicos en las líneas costeras de ríos y lagos tiene una gran importancia práctica para la prevención de inundaciones, la reducción de desastres y la construcción y protección del entorno ecológico acuático. En este artículo, se entrenó el modelo de aprendizaje profundo Swin-UNet, basado en imágenes de teledetección de alta resolución (satélites Gaofen y Sentinel-2), para desarrollar tecnología de reconocimiento de cuerpos de agua regionales y líneas costeras, que se utilizó para monitorear los cambios dinámicos en las líneas costeras de ríos y lagos en la ciudad de Chenzhou entre 2015 y 2025. Los resultados muestran que el modelo de reconocimiento de cuerpos de agua y líneas costeras basado en Swin-UNet es claramente superior a los métodos tradicionales de umbral o modelos de aprendizaje automático relativamente simples, con una precisión de reconocimiento del cuerpo de agua superior al 90% y contornos de agua claros. Los resultados basados en imágenes Gaofen muestran que el área media anual de agua en la zona de estudio es de aproximadamente 314,7 km², con una longitud correspondiente de línea costera de aproximadamente 7306,4 km. Los resultados de Gaofen y Sentinel-2 tienen una buena coherencia (coeficiente de correlación promedio anual mayor que 0,99), pero debido a su mayor resolución espacial, el área de agua identificada por imágenes Gaofen es aproximadamente un 18,9% mayor que la de Sentinel-2, mientras que la longitud de la línea costera es aproximadamente un 75% mayor. La fluctuación intraanual de la longitud de la línea costera (coeficiente de variación = 12,8%) es mayor que la fluctuación interanual (coeficiente de variación = 9,0%). La estabilidad morfológica de las líneas costeras de cuerpos de agua artificiales en la zona de estudio es mayor que la de las líneas naturales. La evolución estructural de las líneas costeras de ríos y lagos en la zona de estudio muestra una transformación de líneas costeras semi-naturales y semi-artificiales a líneas costeras artificiales, mientras que las líneas naturales permanecen relativamente estables. Esta tendencia evolutiva está estrechamente relacionada con la expansión espacial urbana y una serie de políticas ecológicas de restauración, como la reforestación y la restauración de humedales.

关键词

Líneas costeras de ríos y lagos;Monitoreo dinámico;Swin-UNet;Satélites Gaofen;Sentinel-2;Ciudad de Chenzhou

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