遥感影像震害信息提取技术研究

赵福军

(中国地震局工程力学研究所,哈尔滨 150080)

遥感影像震害信息提取技术研究

赵福军

(中国地震局工程力学研究所,哈尔滨 150080)

近年来,随着遥感影像分辨率的提高和遥感信息提取技术的发展,遥感技术逐渐成为快速获取地震灾情信息、震后应急和震害快速评估的有效手段。但以往的遥感震害信息提取结果精度较低、震害识别对象单一、没有形成比较完备的遥感地震应急软件平台,基于以上问题,本文研究遥感影像震害信息提取的方法和实际应用。本文的主要研究成果如下:

(1)研究了基于面向对象分类和震害知识库的遥感影像震害信息提取方法。分析了遥感影像面向对象信息提取技术所涉及的多尺度分割、影像对象特征的定量描述和模糊分类技术。在影像分割的尺度参数选择上,提出了基于影像对象内部标准差和局部空间自相关Geary系数的最优分割尺度选择算法,该算法可确定一幅影像上不同地物的各自最优分割尺度,试验数据的分类精度评价结果验证了该算法的准确性和有效性。

建立了遥感震害知识库、阐述了遥感震害知识库的组织结构和主要内容。提出了基于遥感影像面向对象变化检测的震害信息提取技术流程,为实现不同典型震害的信息提取和定量计算提供了方法上的依据。

(2)提出了不同破坏等级建筑物震害信息提取的影像特征参数优选方案和推理规则。全面分析了遥感影像上建筑物的震害特征。明确了建筑物遥感震害等级与宏观地面调查的建筑物震害等级的对应关系,指出了两者判别依据的不同。通过理论分析和试验结果研究,提出了不同破坏等级建筑物震害信息提取的影像特征参数优选方案和推理规则,不仅为建筑物遥感震害知识库的建立提供了依据,而且提高了建筑物震害信息提取精度。并以海地、伊朗巴姆地震为例,实现了利用面向对象分类和面向对象变化检测方法提取不同震害级别的建筑物信息。

(3)提出了矢量与影像叠加的面向对象变化检测道路震害信息提取方法。研究了遥感影像上道路、桥梁震害级别与宏观地面调查震害级别的对应关系、判别依据和差异性。分析了地震前后道路和桥梁的影像特征,提出了道路和桥梁震害识别的特征参数优选方案和推理规则。在道路震害信息提取上,提出了矢量与影像叠加的面向对象变化检测道路提取算法,该算法实现了在缺少震前遥感影像的不利情况下,利用道路矢量数据和震后遥感影像定量地提取出道路震害信息。研究了高分辨率全色卫星影像和航空影像上桥梁震害信息提取方法。

(4)给出了典型次生灾害识别的特征参数优选方案和上下文特征判别依据,实现了面向对象变化检测的典型次生灾害信息提取。详细总结并分析了滑坡、崩塌、泥石流、堰塞湖等典型地震次生灾害在多种遥感影像上的影像特征,得出地物的空间关系特征是识别次生灾害的重要依据,并以此给出了典型次生灾害识别的推理规则。阐述了震后影像上典型次生灾害的识别过程和利用震前震后遥感影像的面向对象变化检测方法提取典型次生灾害的具体实现过程。

(5)用雷达影像干涉相干变化指数法判别地震破坏程度时,提出了地震破坏等级划分的阈值选取方法。研究了雷达影像的相关性分析法和干涉相干变化指数法。通过对汶川地震的20个地震灾区的试验研究,得出相关性分析法是一种判别地震破坏程度的宏观评价方法。在用雷达影像干涉相干变化指数法判别地震破坏程度时,提出了地震破坏等级划分的阈值选取方法,克服了以往阈值选取的主观性,利用该方法得出的地震破坏等级图,经实际地面调查验证发现,其结果更快速有效。

(6)提出了遥感地震应急与震害快速评估技术流程,分析了该技术流程的多个关键技术及其软件实现。建立了集分布式遥感数据库系统、遥感震害信息提取与震害快速评估系统、遥感影像网络发布系统于一体的遥感地震应急综合处理平台。利用该软件平台快速获得了汶川地震后的遥感震害信息提取结果,并以此绘制了基于遥感数据的汶川地震烈度分布图,该图与基于地面调查结果的汶川地震烈度分布图基本一致,从而验证了遥感地震烈度判定方法的有效性。

遥感影像;震害信息提取;面向对象变化检测;汶川地震

P237,P315.9;

A;

10.3969/j.issn.0235-4975.2011.02.018