Detección de cuerpos de agua utilizando imágenes de Sentinel-2 a través de inteligencia de enjambre de partículas: un marco novedoso para optimizar el índice espectral de múltiples bandas
Autores: Abrahim, Baydaa Ismail; Jasim, Ammar Abd; Mahmood, Mohammed Riyadh; Mahmood, Hassanein Riyadh; Alalwan, Hayder A.; Mohammed, Malik M.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Detección de cuerpos de agua utilizando imágenes de Sentinel-2 a través de inteligencia de enjambre de partículas: un marco novedoso para optimizar el índice espectral de múltiples bandas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería General
Palabras clave
Detección de cuerpos de agua
Imágenes satelitales
Confusión espectral
índices de agua tradicionales
Optimización por Enjambre de Partículas
Índice Espectral Multi-Banda de Agua
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 40
Citaciones: Sin citaciones
La detección de cuerpos de agua en imágenes satelitales sigue siendo un desafío debido a la confusión espectral y a la limitación de los índices de agua tradicionales. Este trabajo propone un nuevo enfoque al incorporar la Optimización por Enjambre de Partículas con un Índice de Agua Multibanda Espectral para la detección mejorada de cuerpos de agua utilizando imágenes del Sentinel-2. El enfoque propuesto optimiza los coeficientes de siete bandas del Sentinel-2 (Azul, Verde, NIR, NIR-Estrecho, Vapor de Agua, SWIR1 y SWIR2) utilizando un PSO inteligente con peso de inercia adaptativo y mecanismos de detención temprana. Esta estrategia de trabajo propone una nueva función de aptitud que aplica umbral dinámico y optimización basada en objetivos, lo que le permite calibrarse con precisión a las características locales del cuerpo de agua. El rendimiento del PSO-SMBWI se evaluó frente a índices de agua tradicionales, incluidos el NDWI, MNDWI y AWEI. Los resultados indican que el PSO-SMBWI tiene la mayor precisión, que coincide exactamente con la verdad terrestre de cobertura de agua (12.12%), mientras que el NDWI, MNDWI y AWEI tienen desviaciones de +1.24%, +0.53% y +12.15%, respectivamente. El método propuesto maneja automáticamente la integración de bandas de múltiples resoluciones en 10 m, 20 m y 60 m y elimina la puesta a punto manual de umbrales. Además, nuestro enfoque de validación basado en consenso garantiza una verificación de rendimiento robusta. Su efectividad se debe a su marco de optimización adaptativa y análisis espectral completo. Por lo tanto, es muy adecuado para cualquier contexto geográfico en tierra para la cartografía de cuerpos de agua altamente precisa. Esta investigación contribuye mucho al área de teledetección al introducir un enfoque automatizado, altamente preciso y muy eficiente computacionalmente para la detección de cuerpos de agua.
Descripción
La detección de cuerpos de agua en imágenes satelitales sigue siendo un desafío debido a la confusión espectral y a la limitación de los índices de agua tradicionales. Este trabajo propone un nuevo enfoque al incorporar la Optimización por Enjambre de Partículas con un Índice de Agua Multibanda Espectral para la detección mejorada de cuerpos de agua utilizando imágenes del Sentinel-2. El enfoque propuesto optimiza los coeficientes de siete bandas del Sentinel-2 (Azul, Verde, NIR, NIR-Estrecho, Vapor de Agua, SWIR1 y SWIR2) utilizando un PSO inteligente con peso de inercia adaptativo y mecanismos de detención temprana. Esta estrategia de trabajo propone una nueva función de aptitud que aplica umbral dinámico y optimización basada en objetivos, lo que le permite calibrarse con precisión a las características locales del cuerpo de agua. El rendimiento del PSO-SMBWI se evaluó frente a índices de agua tradicionales, incluidos el NDWI, MNDWI y AWEI. Los resultados indican que el PSO-SMBWI tiene la mayor precisión, que coincide exactamente con la verdad terrestre de cobertura de agua (12.12%), mientras que el NDWI, MNDWI y AWEI tienen desviaciones de +1.24%, +0.53% y +12.15%, respectivamente. El método propuesto maneja automáticamente la integración de bandas de múltiples resoluciones en 10 m, 20 m y 60 m y elimina la puesta a punto manual de umbrales. Además, nuestro enfoque de validación basado en consenso garantiza una verificación de rendimiento robusta. Su efectividad se debe a su marco de optimización adaptativa y análisis espectral completo. Por lo tanto, es muy adecuado para cualquier contexto geográfico en tierra para la cartografía de cuerpos de agua altamente precisa. Esta investigación contribuye mucho al área de teledetección al introducir un enfoque automatizado, altamente preciso y muy eficiente computacionalmente para la detección de cuerpos de agua.