无人机技术在新疆塔县地震的应用及实现

目前,地震灾情信息的获取主要依靠地震现场调查,费时费力,为第一时间快速了解灾区灾情,以便尽快做出救灾决策,指挥调度救援力量,引进新的技术手段辅助获取灾情信息十分必要。进行了无人机技术在新疆塔什库尔干县地震的应用研究,利用无人机技术,获取了地震极灾区库孜滚村高分辨率影像数据,结合震前GF-1遥感影像数据及地震现场震害调查数据,获取极灾区灾情信息。结果表明:无人机遥感技术可快速采集极灾区遥感影像,有利于对灾情做出正确判断和评估。根据无人机遥感影像结合震前遥感影像和地震现场调查数据,进行区域建筑物结构类型和损毁程度遥感解译,可快速获取灾情,无人机技术在地震应急方面应用效果显著,为灾情评估、救援和灾后重建工作提供了科学决策依据。     

基于SEaTH算法的芦山地震无人机低空遥感影像信息对象级分类

在地震这种重大自然灾害面前,快速有效地从遥感影像中提取震区土地利用信息,在灾情评估及灾后重建中发挥着重要作用。选取四川省芦山地震灾区无人机影像为数据源,运用面向对象的影像分析方法,首先研究了多尺度分割中参数的选择,获取了研究区最优分割参数;然后考虑了各个"影像对象"的数字化特征值,利用改进的SEaTH算法进行特征值优化处理;最后采用了隶属度信息提取方法,获得了芦山地震灾区无人机低空遥感影像分类图,并进行了分类精度评估,结果表明:研究区影像的分类总精度为87.5%,kappa系数为0.835。     

BIM技术在地震灾后重建房屋建筑工程造价控制方法中的研究

基于系统动力学控制重建房屋造价结果时,缺乏对地震后建筑成本数据的归集和处理过程,无法深入控制各个成本环节,控制效果差。深入研究地震灾区灾后重建房屋建筑工程造价控制方法,采用引入BIM技术的重建房屋建筑工程造价控制模型,通过该模型对建筑工程的造价成本进行预算,依据预算结果使用BIM技术归集成本数据后使用BIM数据平台存储和控制归集后的成本数据。通过造价控制体系实现地震灾后重建房屋建筑工程造价的有效控制,并采用财务ERP系统把控每个成本环节,实现工程造价优化控制。实验结果显示,该研究方法预算造价值与实际造价值差距小,约为1 000元,并在控制所有费用后节省了原始预算造价费用的11.91%,说明该方法造价控制效果好,能够有效节约震后灾区重建房屋工程造价成本。     

基于无人机影像的漾濞地震房屋震害定量评估

2021年5月21日,云南漾濞县发生MS6.4地震,震源深度8 km.文中将无人机遥感技术引入云南漾濞县6.4级地震房屋震害评估工作中,结合无人机影像数据和现场地面调查数据,建立房屋震害遥感解译标志,提取漾濞县城部分区域的房屋震害信息,进行遥感定量评估.通过与房屋震害现场调查统计结果的对比分析,房屋震害遥感定量评估结果与现场实地调查结果吻合,表明对震后快速获取的无人机遥感影像进行解译并结合现场抽样调查,可以对灾区的地震烈度做出宏观判断,对地震现场指挥和应急救援提供有效的决策支持.     

新疆塔什库尔干塔吉克自治县地震极灾区地震烈度遥感快速评估研究

2017年5月11日,新疆维吾尔自治区喀什地区塔什库尔干塔吉克自治县发生M_S5.5地震。为快速了解灾区灾情,本文基于无人机遥感技术获取的地震极灾区高分辨率影像数据,结合地震现场震害调查进行建筑物震害遥感解译,采用地震烈度遥感定量评估方法,进行极灾区地震烈度遥感评估。结果表明:灾区房屋结构类型主要包括土石木结构、砖木结构、砖混结构、框架结构,倒塌和局部倒塌的房屋均为土石木结构房屋,安居富民房屋无一倒塌,遥感评估的塔县地震极灾区地震烈度为Ⅷ~Ⅸ度,比中国地震局公布的地震烈度略高,今后需根据新疆实际情况修正模型,为新疆地震烈度遥感快速评估工作服务。     

基于无人机影像的皮山地震极灾区烈度评估

2015年7月3日新疆维吾尔自治区皮山县(37.6°N,78.2°E)发生M_S6.5地震,震源深度10 km。本文采用无人机遥感影像,结合新疆地震现场调查的真实资料,提取了灾区震害信息,采用地震烈度遥感定量评估方法完成了极灾区地震烈度遥感评估,并且完善了新疆多结构类型建筑物地震烈度遥感评估方法。结果表明:皮山地震极灾区地震烈度遥感评估结果与地震现场调查结果一致,与中国地震局公布的皮山地震烈度图中该区域的地震烈度一致,遥感评估结果较为准确。该方法的完善可为今后新疆地震烈度遥感评估工作服务,为今后新疆无人机遥感技术的深入应用提供基础。     

三维影像技术在承灾体基础数据调查中的应用——以吐鲁番市主城区为例

承灾体基础数据是地震灾害评估的核心数据,是制定防灾减灾政策的基础,具有十分重要的地位。数据获取主要靠野外调查,费时费力,研究承灾体数据的快速获取方法刻不容缓。本文以新疆维吾尔自治区吐鲁番市主城区为例,对三维影像技术在承灾体基础数据调查中的应用进行了研究,以无人机倾斜摄影测量数据为基础,运用三维模型构建、遥感信息提取与地理信息系统空间分析方法,进行区域房屋基础数据信息提取,获取了研究区真实房屋空间分布、结构类型、建筑面积及层数等数据,为该地区地震预测预防、地震应急、震时救灾以及震后恢复等防震减灾工作服务。     

2013年四川芦山7.0级地震烈度遥感评估

2013年4月20日四川芦山MS7.0级地震发生后,在灾区应急获取了多种高分辨率航空和无人机遥感影像,并快速解译提取了灾区建筑物震害信息.采用地震烈度遥感定量评估方法,利用2008年汶川8.0级地震等震后震害遥感解译和现场调查研究确定的经验震害遥感定量评估模型,获得了芦山地震灾区126个主要居民点的地震烈度遥感评估结果,并据此圈画了地震烈度分布遥感评估图.结果显示,本次地震Ⅸ度区面积约150km2,Ⅷ度区面积约900km2.该结果在第一时间(4月21日晚)提供给了中国地震局地震现场应急指挥部.对比分析显示,地震烈度遥感快速评估结果与中国地震局4月25日公布的地震烈度图,以及与笔者在现场实地进行的建筑物震害详细调查结果基础上评定的地震烈度具有较高的一致性.表明强烈地震发生后,借助于快速获取的灾区高分辨率遥感影像,可以快速估计地震烈度分布,对地震灾区灾情估计和抗震救灾工作具有十分重要的参考意义.     

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。     

多源遥感技术在汶川震后高精度数字高程模型重建中的精度分析

汶川地震后,震中地区地表形态遭到很大破坏.在该地区开展科学研究急需高精度数字高程模型支持,重建震区数字高程模型十分必要.本文以高精度重建该地区数字高程模型为目标,综合ALOS PRISM获取的三轨立体像对、ALOS PALSAR雷达影像和欧空局发布的汶川地震ENVISAT雷达影像等资料,采用光学遥感立体测图技术、InSAR技术,并融合已有全球数字高程模型,研究建立覆盖此地区15m分辨率的数字高程模型.在利用中国地壳运动监测网络和陆态网络工程项目实测的GPS数据进行高程精度分析后表明:ALOS PRISM DEM精度优于10 m(95％置信度);ALOS PALSAR DEM精度优于10 m(95％置信度),而ENVSAT ASAR DEM在平原、丘陵地区精度优于20 m(95％置信度).研究证明:ALOS PRISM能进行高精度的地形测量,ALOS PALSAR在山区仍可获得高精度数字高程模型,ENVISAT ASAR在平原地区的精度较高.因此融合光学、雷达遥感技术完全满足获取高精度、高分辨率震区数字高程模型的需要,这为在困难地区建立高精度数字高程模型提供了一个很好的途径.     

震后基于无人机快速三维定位被困人员模型研究

针对震后被倒塌建筑物或滑坡埋压的被困人员进行快速定位问题，在阅读大量相关文献的基础上，以无人机遥感、地理信息空间和三维质心定位技术为基础，采用无线信号RSSI测距模型，配合影像范围内基准影像数据辅助定位，构建震后基于无人机快速三维定位被困人员模型。以红河县城区作为研究区，对城区内特定人员进行三维定位，结果表明该模型定位精度高，对震后废墟被困人员营救具有重要意义。     

遥感影像的分类评价及可视化分析——以平顶山市平煤矿区附近区域为例

选取平顶山平煤矿区附近区域作为研究区,使用无人机进行拍摄,以获悉矿区周边地物种类,补充辅助决策中的居民地、道路等信息,重点研究遥感影像的分析处理。为实现遥感影像分类并增强可视化效果,以无人机影像为源图像,分别采用无人机正射影像的主流处理软件Photoscan和Pix4d,完成图像的预处理及拼接,发现利用Pix4d软件进行图像拼接效果更佳。采用非监督分类及监督分类中的最大似然法和支持向量机,研究影像拼接分类方法,并结合ArcGIS软件,增强可视化效果。通过分析结果图像的类内精度、总体精度、kappa系数指标,完成分类质量评价,发现支持向量机分类效果更佳。此次针对平顶山地区遥感影像的试验结果,对于完善灾害预评估起到一定借鉴作用,并可为震后应急救灾辅助决策提供有效的数据支撑。     

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。     

A classification method of building structures based on multi-feature fusion of UAV remote sensing images

In order to improve the accuracy of building structure identification using remote sensing images, a building structure classification method based on multi-feature fusion of UAV remote sensing image is proposed in this paper. Three identification approaches of remote sensing images are integrated in this method: object-oriented, texture feature, and digital elevation based on DSM and DEM. So RGB threshold classification method is used to classify the identification results. The accuracy of building structure classification based on each feature and the multi-feature fusion are compared and analyzed. The results show that the building structure classification method is feasible and can accurately identify the structures in large-area remote sensing images.     

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。     

改进高分辨率遥感影像测量断裂错动空间尺度的探讨研究

为避免在进行高空遥感影像活动断裂空间尺度测量分析时采用较多的外业控制点,降低测量过程的繁琐性,提高测量精准度,提出利用空中三角测量的遥感影像空间定位方法。通过有理多项式系数模型精准表示平面坐标系中相应像点和地面点三维空间坐标之间的数学关系,选取活动断裂区域中重叠率较高（概率较高）的控制点,忽略其他控制点以减少外业控制点的需求量;以控制点地面坐标、像点坐标作为已知值,将活动断裂区域的地面坐标以及可以精确表达卫星影像物方的几何旋转关系的定向参数作为待定量,根据有理多项式系数模型的误差方程,以最小二乘为准则确定活动断裂区域的地面坐标,定位区域遥感图像主要活动断裂解译标志包括线性标志、垂直错动和水平错动标志;依据不同标志中的两侧色调反差、阴影色调以及扭曲变形程度,将活动断裂的活动性分成强、中、弱三个等级,实现对断裂空间尺度的分析。实验结果表明,该方法测量的空间尺度精准性较高,解译和判断的断层形态与实际相符。     

遥感与地理信息集成系统在城市活断层研究中的初步应用

遥感技术应用于地震研究中的一个重要方面是利用遥感图像的宏观性解译地震活动的构造背景。该项目主要利用遥感及GIS地理信息软件合成数字遥感图像并利用数字高程模型DEM生成三维地貌影像图，与城市房屋等数字图层叠加，建立与地理图层相连的属性数据库，实现断层与地面建筑关系的实时查询，并对用于构造背景的三维立体模型的显示、可视化飞行技术进行初步研究，以期在城市活断层研究中得到应用。     

USING UNMANNED AERIAL VEHICLE PHOTOGRAMMETRY TECHNOLOGY TO OBTAIN QUANTITATIVE PARAMETERS OF ACTIVE TECTONICS

With the development of photogrammetry technology and the popularity of unmanned aerial vehicles (UAVs)technology in recent years, using UAV photogrammetry technology to rapidly acquire high precision and high resolution topographic and geomorphic data on the fault zone has gradually become an important technical means. This paper first summarizes the basic principle and workflow of a new digital photogrammetry technology, SfM (Structure from Motion), which is simple, efficient and low cost. Using this technology, we conducted aerial image acquisition and data processing for a typical fault landform on the northern of Caka Basin in Qinghai. The digital elevation model (DEM)with 6.1cm/pix resolution is generated and the density of point cloud is as high as 273 points/m². The coverage area is 0.463km². Further, the terrain and slope data parallel to the fault direction are extracted by topographic analysis method, and combined with the contour map and the slope diagram generated by the DEM, a fine interpretation and quantitative study of complex multilevel geomorphic surfaces is carried out. Finally, based on the results of sophisticated interpretation of geomorphology, we got the vertical displacements of the T₁ terrace to the T₃ terrace as (1.01±0.06)m, (1.37±0.13)m and (3.10±0.11)m, and the minimum vertical displacements of the T₄ terrace and the T₅ terrace as (3.77±0.14)m and (5.46±0.26)m, respectively, through the topographic profile data extracted by DEM. Such vertical displacement parameters are difficult to obtain directly by traditional remote sensing images, which shows the great application prospect of UAV photogrammetry technology in the quantitative study of active tectonics.     

喀拉喀托火山喷发过程与巽他海啸成因

介绍了2018年12月22日发生的巽他海峡喀拉喀托火山喷发的过程及其火山监测情况,并提取了欧空局哨兵1A遥感卫星在火山喷发前后的遥感影像,通过遥感影像的对比分析获得了火山锥体的坍塌范围;使用3DAnalyst软件模块对坍塌部分的DEM影像进行分析,计算出海平面以上火山锥体的坍塌体积约为54000000m3,海面以下崩塌锥体体积更加巨大,崩塌导致火山周围水体发生激荡形成海浪,海浪相干传播至周边海岸附近引发了巽他海峡海啸;海啸灾害主要发生在印尼万丹省西冷县和板底兰县西部沿海,与根据火山喷发引发海啸的传播路径推测的受灾地区基本一致。     

考虑视觉传达效果的震后区域三维图像虚拟重建

传统二维震害图像方法对震后区域进行研究时,由于其拍摄角度具有局限性,震后区域图像的视觉效果不理想。提出基于三维激光扫描技术的震后区域三维虚拟重建方法,采用三维激光扫描仪测量震后区域,获取该区域的点云数据,采用Cyclone软件合并点云数据后,得到震后区域拼接后的整体点云图,将该图点云数据进行去体外孤点、去噪声点以及点云取样等处理后实施封装,在封装的点云数据上采用Sketch模型实施贴图操作,实现视觉传达效果理想的震后区域三维图形的虚拟重建。实验证明,所提方法对震后区域的三维图像虚拟重建结果精度高、视觉效果好。