遙感影像震害信息提取技術(shù)研究

趙福軍

(中國地震局工程力學(xué)研究所,哈爾濱 150080)

遙感影像震害信息提取技術(shù)研究

趙福軍

(中國地震局工程力學(xué)研究所,哈爾濱 150080)

近年來,隨著遙感影像分辨率的提高和遙感信息提取技術(shù)的發(fā)展,遙感技術(shù)逐漸成為快速獲取地震災(zāi)情信息、震后應(yīng)急和震害快速評估的有效手段。但以往的遙感震害信息提取結(jié)果精度較低、震害識別對象單一、沒有形成比較完備的遙感地震應(yīng)急軟件平臺,基于以上問題,本文研究遙感影像震害信息提取的方法和實際應(yīng)用。本文的主要研究成果如下:

(1)研究了基于面向?qū)ο蠓诸惡驼鸷χR庫的遙感影像震害信息提取方法。分析了遙感影像面向?qū)ο笮畔⑻崛〖夹g(shù)所涉及的多尺度分割、影像對象特征的定量描述和模糊分類技術(shù)。在影像分割的尺度參數(shù)選擇上,提出了基于影像對象內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)差和局部空間自相關(guān)Geary系數(shù)的最優(yōu)分割尺度選擇算法,該算法可確定一幅影像上不同地物的各自最優(yōu)分割尺度,試驗數(shù)據(jù)的分類精度評價結(jié)果驗證了該算法的準(zhǔn)確性和有效性。

建立了遙感震害知識庫、闡述了遙感震害知識庫的組織結(jié)構(gòu)和主要內(nèi)容。提出了基于遙感影像面向?qū)ο笞兓瘷z測的震害信息提取技術(shù)流程,為實現(xiàn)不同典型震害的信息提取和定量計算提供了方法上的依據(jù)。

(2)提出了不同破壞等級建筑物震害信息提取的影像特征參數(shù)優(yōu)選方案和推理規(guī)則。全面分析了遙感影像上建筑物的震害特征。明確了建筑物遙感震害等級與宏觀地面調(diào)查的建筑物震害等級的對應(yīng)關(guān)系,指出了兩者判別依據(jù)的不同。通過理論分析和試驗結(jié)果研究,提出了不同破壞等級建筑物震害信息提取的影像特征參數(shù)優(yōu)選方案和推理規(guī)則,不僅為建筑物遙感震害知識庫的建立提供了依據(jù),而且提高了建筑物震害信息提取精度。并以海地、伊朗巴姆地震為例,實現(xiàn)了利用面向?qū)ο蠓诸惡兔嫦驅(qū)ο笞兓瘷z測方法提取不同震害級別的建筑物信息。

(3)提出了矢量與影像疊加的面向?qū)ο笞兓瘷z測道路震害信息提取方法。研究了遙感影像上道路、橋梁震害級別與宏觀地面調(diào)查震害級別的對應(yīng)關(guān)系、判別依據(jù)和差異性。分析了地震前后道路和橋梁的影像特征,提出了道路和橋梁震害識別的特征參數(shù)優(yōu)選方案和推理規(guī)則。在道路震害信息提取上,提出了矢量與影像疊加的面向?qū)ο笞兓瘷z測道路提取算法,該算法實現(xiàn)了在缺少震前遙感影像的不利情況下,利用道路矢量數(shù)據(jù)和震后遙感影像定量地提取出道路震害信息。研究了高分辨率全色衛(wèi)星影像和航空影像上橋梁震害信息提取方法。

(4)給出了典型次生災(zāi)害識別的特征參數(shù)優(yōu)選方案和上下文特征判別依據(jù),實現(xiàn)了面向?qū)ο笞兓瘷z測的典型次生災(zāi)害信息提取。詳細總結(jié)并分析了滑坡、崩塌、泥石流、堰塞湖等典型地震次生災(zāi)害在多種遙感影像上的影像特征,得出地物的空間關(guān)系特征是識別次生災(zāi)害的重要依據(jù),并以此給出了典型次生災(zāi)害識別的推理規(guī)則。闡述了震后影像上典型次生災(zāi)害的識別過程和利用震前震后遙感影像的面向?qū)ο笞兓瘷z測方法提取典型次生災(zāi)害的具體實現(xiàn)過程。

(5)用雷達影像干涉相干變化指數(shù)法判別地震破壞程度時,提出了地震破壞等級劃分的閾值選取方法。研究了雷達影像的相關(guān)性分析法和干涉相干變化指數(shù)法。通過對汶川地震的20個地震災(zāi)區(qū)的試驗研究,得出相關(guān)性分析法是一種判別地震破壞程度的宏觀評價方法。在用雷達影像干涉相干變化指數(shù)法判別地震破壞程度時,提出了地震破壞等級劃分的閾值選取方法,克服了以往閾值選取的主觀性,利用該方法得出的地震破壞等級圖,經(jīng)實際地面調(diào)查驗證發(fā)現(xiàn),其結(jié)果更快速有效。

(6)提出了遙感地震應(yīng)急與震害快速評估技術(shù)流程,分析了該技術(shù)流程的多個關(guān)鍵技術(shù)及其軟件實現(xiàn)。建立了集分布式遙感數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、遙感震害信息提取與震害快速評估系統(tǒng)、遙感影像網(wǎng)絡(luò)發(fā)布系統(tǒng)于一體的遙感地震應(yīng)急綜合處理平臺。利用該軟件平臺快速獲得了汶川地震后的遙感震害信息提取結(jié)果,并以此繪制了基于遙感數(shù)據(jù)的汶川地震烈度分布圖,該圖與基于地面調(diào)查結(jié)果的汶川地震烈度分布圖基本一致,從而驗證了遙感地震烈度判定方法的有效性。

遙感影像;震害信息提取;面向?qū)ο笞兓瘷z測;汶川地震

P237,P315.9;

A;

10.3969/j.issn.0235-4975.2011.02.018