WATCH(Wide-Area Archaeological Site Tracking for Change Detection)是一个创新的框架,旨在通过卫星影像对考古遗址进行大规模、月度级的变化检测,以保护文化遗产。该框架利用PlanetScope卫星从2017年至2024年获取的4.7米/像素分辨率影像,提出了三种互补的评分方法:时间嵌入距离(TED)、自监督变化检测(SSCD)和弱监督(WS)时间定位模型。TED是一种无需训练的方法,通过计算月度与局部时间参考的偏差来评分;SSCD结合了重建、预测和潜在新颖性信号;WS模型则使用稀疏的事件月度标签进行训练。
研究团队在阿富汗的1943个考古遗址上对WATCH进行了基准测试,使用了六种基础模型(CLIP、GeoRSCLIP、SatMAE、Prithvi-EO-2.0、DINOv3和Satlas-Pretrain)的嵌入,以及手工制作的光谱和纹理基线。结果显示,无监督方法TED和SSCD在所有指标上一致优于弱监督方法。具体来说,TED结合SatMAE在精确月度匹配(m=0)时达到最高召回率55%,而TED结合GeoRSCLIP、CLIP或Satlas-Pretrain在三个月容差(m=3)内召回率高达92.5%。值得注意的是,手工特征在弱监督下仍具有竞争力。
进一步的方向性边际分析揭示了系统性的时间偏差:SSCD与GeoRSCLIP或Prithvi-EO-2.0结合时表现出最强的早期预警特性,能够在记录事件之前检测到异常;而TED则偏向于事后确认性检测。这些结果不仅验证了卫星影像与基础模型嵌入结合的有效性,还展示了WATCH在跨区域泛化方面的潜力,测试涵盖了叙利亚、土耳其、巴基斯坦和埃及的遗址。该框架为文化遗产监测提供了可扩展、支持决策的解决方案,相关代码已在GitHub上开源。