利用遥感图像对震损建筑结构变形检测的识别研究

为识别震后建筑变形损坏状况,提出震损建筑结构变形检测的遥感图像识别分析方法。利用无人机采集震灾区域的遥感图像,将建筑结构变形检测问题转变为构件间坐标测量问题,提取所采集遥感图像中样本矢量点,将其划分为不同种类区域,在此基础上对图像进行聚类分割,以获得震后图像的不同类别建筑结构特征,实现识别不同样本矢量点的地震受灾情况。通过实验分析发现,所提出的图像识别分析方法在一定程度上可以识别出损毁建筑物,但仍需要进一步研究,以提高其识别精度。     

基于边线的遥感影像道路震害快速提取方法研究

重大地震灾害发生以后, 快速准确地提取灾区的道路震害信息对于应急救援工作具有重要意义。 由于地震造成的破坏非常复杂, 没有固定的光谱特征变化模式, 而且影像中存在大量同物异谱和同谱异物现象。 因此, 传统基于光谱特征的遥感影像道路震害提取方法, 不仅提取精度较低, 而且通用性不强, 需要根据不同影像调整参数。 道路边线是一种稳定的道路几何特征, 其特征变化能够准确地表现道路的状态变化。 基于此, 本文研究了一种基于道路边线的震害信息快速提取方法。 该方法利用震后遥感影像提取完好道路边线, 与震前道路线分布数据进行变化检测, 从而实现震害路段的提取。 最后, 利用汶川震区的遥感影像进行实例验证, 与人工解译的结果进行比较。 结果表明, 该方法能够快速准确地提取道路震害信息。     

面向地震应急的遥感影像快速定位研究

为实现地震应急期间非常规手段获取的遥感影像的快速定位, 提出了建立序列影像航线方程实现影像快速定位的思路和方法, 开发了影像快速自动定位程序。 以玉树地震应急期间获取的多景无地理参考信息的高分辨率航空遥感影像为实验对象, 在人工交互方式对初始影像进行粗定位的基础上, 利用本方法实现了系列影像的快速定位。 通过随机抽样点验证定位精度, 二次函数相对于一次函数拟合精度较好, 表明在损失一定精度的同时可大大提高影像快速定位的效率, 满足地震应急的需求。     

基于最优特征空间的震后损毁建筑物信息提取研究

基于传统面向对象方法, 提出了一种基于最优特征空间的损毁建筑物信息提取方法。 采用ESP(Estimate of Scale Parameter)工具对图像进行最优尺度分割, 之后通过选取样本, 计算各类地物距离矩阵和最小分离距离寻求最优特征空间, 最后运用最优特征空间对震后损毁建筑物影像进行提取实验, 在QuickBird影像中提取总体精度达到了83.1％, Kappa系数达到了0.813, 在无人机影像中提取总体精度为92.9％, Kappa系数达到了0.940。 本文建立的提取方法与传统分类决策树方法相比, 其提取精度和效率都有较大提高, 在损毁建筑物信息提取方面具有较好的推广价值。     

基于全极化Radarsat-2影像的建筑物震害评估

利用震后灾区全极化SAR影像可快速提取建筑物震害信息,为应急救援的快速有效实施提供重要的灾情信息支持。本文建立基于极化散射矩阵的Pauli-Wishart监督极化分类的建筑物震害信息提取和以街区为尺度的震害程度评估方法,包括Pauli分解、Wishart监督分类和遥感震害指数提取,并利用玉树县城区2010年4月14日青海玉树7.1级地震震后全极化Radarsat-2影像,提取了建筑物震害信息。经统计,确定结果总体分类精度达到0.81,Kappa值为0.61,表明本文提取建筑物震害的方法是可行的。     

基于高分辨率影像的九寨沟7.0级地震道路震害评估

2017年8月8日九寨沟7.0级地震引发贯通重灾区的S301省道、Z120县道多处损坏,给应急救援和灾后重建带来较大困难。利用高分辨率无人机和卫星影像可以对道路震害情况进行评估。本文首先对道路震害进行破坏类型和破坏等级的划分,针对不同分辨率影像所表现的道路破坏特征,建立各破坏等级、各损坏类型的解译标志,并完成灾区遥感图像覆盖范围内主要道路震害的研判与评估。经统计分析,研究区域共出现110处明显破坏,其中,68处为部分损坏,42处为完全损毁,道路整体破坏严重。     

基于中分辨率遥感影像的居民区震害信息提取

针对中分辨率遥感影像建筑物震害信息弱以及变化检测法受非震害信息影响大等弱点, 本文建立了一种基于变化检测的居民区震害信息快速提取方法. 该方法利用主成分变换增强震害信息, 采用监督分类法提取似居民区, 并用灯光影像数据进一步对似居民区提取结果进行优化, 从而很好地消除了变化检测方法中非震害因素的影响. 在此基础上, 以2001年印度M_W7.6地震的极重灾区为研究区域, 利用震前、 震后Landsat卫星TM图像和震区灯光影像数据, 对本文算法进行了验证和分析. 结果表明, 在30—50 m中分辨率遥感影像上, 以建筑物为主的居民区震后图像变化最为显著的震害特征是反射率变大, 本文所建立的居民区震害信息提取方法在解决中分辨率遥感影像震害目标信息弱、 背景复杂等方面效果明显.      

道路震害遥感提取方法现状与应急应用展望

强地震发生后, 道路是抗震救灾的生命线, 快速有效地提供灾区可通行道路的状况可为地震应急救援力量的部署提供强有力的信息支撑。 基于遥感图像的震害道路识别是遥感地震应急领域中的难点, 但对于地震应急具有无可比拟的价值。 在总结分析地震前后道路影像特征的基础上, 系统地介绍了遥感影像道路提取方法, 之后介绍了遥感震害道路评估工作流程, 重点阐述了遥感震害道路提取与评估方法, 然后综合分析了遥感道路提取在地震应急中的不足, 最后展望了未来遥感技术在震害道路提取与评估中的应用。     

基于OpenGIS和数字地球平台的地震应急遥感震害信息发布系统研究

破坏性地震发生后, 利用获取的灾区遥感影像资料进行灾情判断, 可以为地震应急和救援指挥决策提供重要依据。 通常, 遥感影像要经过复杂的制图、 传输、 打印等才能提供给应急指挥部门, 降低了实效性。 数字地球显示平台不但操作简单, 而且信息显示丰富。 本文提出利用遵循OpenGIS软件规范的开源WebGIS服务器和开源数字地球客户端构建地震应急遥感震害信息发布系统的解决方案, 并以2012年云南昭通彝良地震为例, 实现了GIS数据和遥感影像的在线发布和三维显示, 结果显著提高了地震应急遥感震害信息的浏览显示效果, 为应急灾情判断提供了有用的工具, 在地震应急救援工作中具有重要的应用潜力。     

基于无人机影像的九寨沟地震建筑物震害定量评估

利用2017年8月8日九寨沟7.0级地震震后获取的无人机影像,结合地面震害调查资料,分析各类建筑物震害特征,建立建筑物震害无人机遥感解译标志;选取地震灾区漳扎镇(部分区域)和荷叶寨2个区域作为研究区,进行了无人机遥感建筑物震害提取,基于遥感震害指数进行了震害定量评估,并与现场建筑物震害调查统计结果进行了比较验证。结果显示,遥感解译建筑物震害与实际震害程度相吻合,表明利用震后快速获取的高分辨率无人机影像,可以较为准确地识别建筑物震害,进而为地震灾害定量评估和应急救援辅助决策提供重要参考。     

A PRELIMINARY STUDY ON THE METHOD OF SEISMIC INTENSITY ASSESSMENT BASED ON RESIDENTIAL BUILDING DATA AND HIGH RESOLUTION REMOTE SENSING IMAGES

After destructive earthquakes, the assessment result of seismic intensity is an important decision-making basis for emergency rescue, recovery and reconstruction. This job requires higher timeliness by government and society. Because remote sensing technology is not affected by the terrible traffic conditions on the ground after the earthquake, large-scale seismic damage information in the earthquake area can be collected in a short time by the remote sensing image. The remote sensing technique plays a more and more important role in rapid acquisition of seismic damage information, emergency rescue decision-making, seismic intensity assessment and other work. On the basis of previous studies, this paper proposes a new method to assess seismic intensity by using remote sensing image, i.e. to interpret the building collapse rate of a residential quarter after an earthquake by high-resolution remote sensing images. If there already are detailed building data and building structure vulnerability matrix data of a residential area, we can calculate the building collapse rate under any intensity values in this residential area by using the theory of earthquake damage prediction. Assuming that the building collapse rate interpreted by remote sensing is equal to the building collapse rate predicted by using the existing data, it will be easy to calculate the actual seismic intensity of the residential area in this earthquake event. Based on this idea, according to the relevant standard specifications issued by China Earthquake Administration, this paper puts forward some functional models, such as the calculation model of building collapse rate based on remote sensing, the data matrix model of residential building structure, the prediction function matrix model of residential building collapse rate and the prediction model of residential building collapse rate. A formula for calculating seismic intensity by using remote sensing interpretation of collapse rate is also proposed. To test and verify the proposed method, this paper takes two neighboring blocks of Jiegu Town after the Yushu M7.1 earthquake in Qinghai Province as an example. The building structure matrix of the study block was constructed by using pre-earthquake 0.6m resolution satellite remote sensing image(QuickBird, acquired on November 6, 2004), post-earthquake 0.2m aerial remote sensing image(acquired by National Bureau of Surveying and Mapping, April 15, 2010) and some field investigation data. The building collapse rate in the two blocks was calculated by using the interpretation results of seismic damage from the Remote Sensing Technology Coordinating Group of China Seismological Bureau. The seismic damage matrix of building structures in Yushu area is constructed by using the abundant scientific data of the scientific investigation team of the project “Comprehensive Scientific Investigation of the Yushu M7.1 Earthquake in Qinghai Province” of China Seismological Bureau. On this basis, the collapse rate prediction function of different structures in Yushu area is constructed. According to the prediction function of collapse rate and the building structure matrix of the two blocks, the building collapse rate under different intensity values is predicted, and the curve of intensity-collapse rate function is drawn. By comparing the building collapse rate interpreted by remote sensing and the intensity-collapse rate function curve of this two blocks, the seismic intensity of both blocks are calculated to be the same value: Ⅸ degree, which is consistent with the results of the field scientific investigation of the earthquake. The validation shows that the method proposed in this paper can effectively avoid the influence caused by the difference of seismic performance of buildings and accurately evaluate seismic intensity when using remote sensing technique. The method has certain application value for earthquake emergency work.     

遥感图象自动识别城市震害房屋-以2001年印度库奇地震和1976年唐山地震为例

近断层地震动对地表结构物造成严重的破坏，它具有明显的方向性和脉冲型特征. 在速度时程中含有大幅值、长周期的脉冲波，对结构响应影响很大. 为简化计算和分析的需要，在既有的等效速度脉冲模型的基础上，建议了较为合理等效速度脉冲模型. 在充分收集脉冲型近断层地震记录的基础上，对等效速度脉冲模型的脉冲周期、脉冲强度及卓越脉冲数等参数进行了研究，并与以往研究者的结果进行比较，以利于近断层区结构的抗震设计.      

Automatic recognition of damaged town buildings caused by earthquake using remote sensing information: Taking the 2001 Bhuj, India, earthquake and the 1976 Tangshan, China, earthquake as examples

Introduction As we well know, the hazard of earthquake is very wide especially in cities. The conventionalmethods to investigate the damage are difficult to meet the requirements in applications. In recentyears, with the rapid development of remote sensing, especially the successful launch and applica-tion of high-resolution commercial remote sensing satellite, it has become possible to recognize andextract damage information by using remote sensing. The researchers at home and abroad hav…     

高精度静态人口空间分布研究——以银川市西夏区为例

地震发生后，人口空间分布密度是决定救援力量部署的重要依据。然而，高精度人口空间分布数据存在获取和更新困难的问题，缺少有效的解决途径。以银川市西夏区为例，基于高空间分辨率遥感影像，通过建筑物解译与实地调查相结合的方式获取住宅建筑物信息，建立人口与住宅建筑物之间的关系模型，得到更客观真实的人口空间分布情况。研究结果表明，以高空间分辨率遥感影像解译住宅建筑物作为人口空间分布指示因子建模，得到的总体预测人口误差率为3.56%，人口平均相对误差率为9.19%，研究结果具有较高的可靠性，为震前灾害风险评估和震后灾情快速评估提供可靠的人口空间分布数据。     

结合纹理和形态学特征的高分遥感影像建筑物震害信息提取

为提高震害信息获取时效性,对基于我国国产高分遥感影像的建筑物震害信息提取方法进行深入研究,本文以2017年5月11日新疆塔县M_S5.5地震为例,利用该地震前后极灾区高分遥感影像,利用结合纹理和形态学特征的方法进行了建筑物震害信息提取,通过变化检测分析获取了极灾区建筑物震害信息,并与基于像元级和基于目标级的信息提取结果进行对比,采用震后无人机影像目视解译结果对本文结果进行了精度验证。结果表明:通过缩减研究区范围可大力提高数据提取精度和速度;运用灰度共生矩阵、二值化、数学形态学等方法对影像进行迭代运算,能较好地提取高分遥感影像中的建筑物信息;通过对地震前后建筑物提取结果进行变化检测分析,能够有效地提取完全倒塌的建筑物,信息提取总体精度为90.45%,比基于像元级和基于目标级信息提取结果的精度分别提高了5.78%和5.23%,可为震后快速确定人员压埋点、部署救援力量提供决策依据,提高地震应急救援的时效性。      

地震应急专题图快速产出系统开发——以黑龙江省为例

为了提升地震应急能力,结合地震应急救援工作对地震专题图的需求,利用VB6.0开发出一套适用于地震应急救援的专题地图快速产出系统。该系统建立了相关地区的独立数据库,完全摆脱了对ArcGis、MapSis等专业制图软件的依赖,建立了独立的地震应急图件产出平台。通过输入地震参数,系统可以快速生成震中位置分布图、地震影响场分布图、震中人口分布图、历史地震分布图等专业图件并批量输出。     

高分遥感影像震害提取的变化检测算法改进

本文针对遥感多时相变化检测应用于地震灾害信息提取中存在的问题, 提出一种改进算法, 通过搜索震后影像上建筑物在震前影像上对应区域周边一定范围内的影像相关性最大值(区域寻优)来代替传统上严格对应像元的相关系数值, 以减少因配准精度、 摄影方位、 地表高程、 建筑物高度等造成的同名地物变形对变化检测结果的影响, 提高基于相关系数变化检测的精度。 以都江堰市城区在2008年汶川地震震前的QuickBird影像和震后的航空遥感影像为实验对象, 采用本文方法进行了震害变化检测实验, 并与传统方法进行了比较, 表明改进的算法能够提高震害信息提取的精度且具有一定的稳定性。     

震后恢复重建民用建筑考虑碳排放的研究与监测

为了解决现有震后重建民用建筑碳排放监测方法未考虑节能减排条件与计算碳排放系数,导致监测结果不准确与监测效率低的问题,提出了一种新的震后恢复重建民用建筑考虑碳排放的研究与监测方法。首先针对碳排放研究的基础进行详细阐述,根据国际碳排放标准开展研究;其次采用排放系数方法,完成建筑碳排放数据采集。具体以建筑使用阶段碳排放的边界条件为基础,确定碳排放边界条件,对震后重建民用建筑全生命周期碳排放进行计算,完成震后建筑碳排放量的实时监测。结果表明：提出的震后建筑碳排放量实时监测方法,能有效的对震后建筑的碳排放量进行实时监测,且具有较高的监测效率。     

针对应急救援的强余震特征统计

大地震后强余震活跃,震后快速判断最大余震震级和强余震发生可能性对提高应急救援效率有重大意义。针对震后应急救援,本文根据救援存活率将震后救援期分为8个时段:震后12 h、震后24 h、震后48 h、震后72 h、震后96 h、震后120 h、震后144 h和震后168 h。对我国大陆地区1966年以来6级及以上地震强余震资料进行分时段统计,分别拟合出8个时段的最大余震震级和主震震级的经验公式;并提出震后强余震发生可能性的经验判断方法,通过本文提出的可能性指数a,依据主震震级,震后可以快速判定强余震发生的可能性。     

多尺度分割和深度学习相结合的倾斜摄影三维影像建筑物震害信息提取

采用多尺度分割和深度学习相结合的方法对震后倾斜摄影三维影像建筑物震害信息进行提取,获取建筑物的屋顶和墙体多种破坏信息。以2017年九寨沟M_S7.0地震后倾斜摄影三维影像为例,依据三维影像建筑物顶面和墙体等进行样本的多尺度分割,样本分为完好建筑物面、破坏建筑物面、其它地物和背景等三类,选取211个100×100像素的样本集对卷积神经网络模型进行训练,采用训练后的模型提取灾区千古情风景区和漳扎镇小学的建筑物震害信息,并将提取结果与目视解译结果进行精度对比,结果显示:破坏建筑物面提取精度分别为65.5%和71.1%,总体分类精度分别为82.1%和84.1%,卡帕（Kappa）系数分别为68.7%和64.9%,表明该方法在倾斜摄影三维影像建筑物震害提取方面具有一定的优势。