趙福軍

(中國地震局工程力學研究所,哈爾濱 150080)

遙感影像震害信息提取技術研究

趙福軍

(中國地震局工程力學研究所,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的發(fā)展,遙感技術逐漸成為快速獲取地震災情信息、震后應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用。本文的主要研究成果如下:

(1)研究了基于面向對象分類和震害知識庫的遙感影像震害信息提取方法。分析了遙感影像面向對象信息提取技術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。在影像分割的尺度參數(shù)選擇上,提出了基于影像對象內部標準差和局部空間自相關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)的分類精度評價結果驗證了該算法的準確性和有效性。

建立了遙感震害知識庫、闡述了遙感震害知識庫的組織結構和主要內容。提出了基于遙感影像面向對象變化檢測的震害信息提取技術流程,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查的建筑物震害等級的對應關系,指出了兩者判別依據(jù)的不同。通過理論分析和試驗結果研究,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)了利用面向對象分類和面向對象變化檢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對象變化檢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查震害級別的對應關系、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對象變化檢測道路提取算法,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)了面向對象變化檢測的典型次生災害信息提取。詳細總結并分析了滑坡、崩塌、泥石流、堰塞湖等典型地震次生災害在多種遙感影像上的影像特征,得出地物的空間關系特征是識別次生災害的重要依據(jù),并以此給出了典型次生災害識別的推理規(guī)則。闡述了震后影像上典型次生災害的識別過程和利用震前震后遙感影像的面向對象變化檢測方法提取典型次生災害的具體實現(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個地震災區(qū)的試驗研究,得出相關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)實際地面調查驗證發(fā)現(xiàn),其結果更快速有效。

(6)提出了遙感地震應急與震害快速評估技術流程,分析了該技術流程的多個關鍵技術及其軟件實現(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)絡發(fā)布系統(tǒng)于一體的遙感地震應急綜合處理平臺。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,該圖與基于地面調查結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;面向對象變化檢測;汶川地震

P237,P315.9;

A;

10.3969/j.issn.0235-4975.2011.02.018