WATCH(Wide-Area Archaeological Site Tracking for Change Detection)是一個創新的框架,旨在透過衛星影像對考古遺址進行大規模、月度級的變化檢測,以保護文化遺產。該框架利用PlanetScope衛星從2017年至2024年獲取的4.7米/畫素解析度影像,提出了三種互補的評分方法:時間嵌入距離(TED)、自監督變化檢測(SSCD)和弱監督(WS)時間定位模型。TED是一種無需訓練的方法,透過計算月度與區域性時間參考的偏差來評分;SSCD結合了重建、預測和潛在新穎性訊號;WS模型則使用稀疏的事件月度標籤進行訓練。
研究團隊在阿富汗的1943個考古遺址上對WATCH進行了基準測試,使用了六種基礎模型(CLIP、GeoRSCLIP、SatMAE、Prithvi-EO-2.0、DINOv3和Satlas-Pretrain)的嵌入,以及手工製作的光譜和紋理基線。結果顯示,無監督方法TED和SSCD在所有指標上一致優於弱監督方法。具體來說,TED結合SatMAE在精確月度匹配(m=0)時達到最高召回率55%,而TED結合GeoRSCLIP、CLIP或Satlas-Pretrain在三個月容差(m=3)內召回率高達92.5%。值得注意的是,手工特徵在弱監督下仍具有競爭力。
進一步的方向性邊際分析揭示了系統性的時間偏差:SSCD與GeoRSCLIP或Prithvi-EO-2.0結合時表現出最強的早期預警特性,能夠在記錄事件之前檢測到異常;而TED則偏向於事後確認性檢測。這些結果不僅驗證了衛星影像與基礎模型嵌入結合的有效性,還展示了WATCH在跨區域泛化方面的潛力,測試涵蓋了敘利亞、土耳其、巴基斯坦和埃及的遺址。該框架為文化遺產監測提供了可擴充套件、支援決策的解決方案,相關程式碼已在GitHub上開源。