面向对象的房屋震害变化检测方法

遥感图像变化检测是震害评估较为有效的方法,随着卫星影像分辨率不断提高,地物对象正逐渐取代单个像元,成为变化检测的基本单元.本文阐述了面向对象的变化检测方法的原理和数据处理流程,以玉树地震前后的高分辨率遥感影像为例,展示了这一方法提取房屋震害的能力.与直接基于像元的变化检测方法、基于主成分分析的变化检测方法相比较,结果显示面向对象的变化检测方法精度最高,提取房屋变化信息精度达到86％,而后面两种方法的精度分别为59％和68％.     

基于无人机影像的房屋信息提取技术初步研究

本文以新疆疏附县境内的无人机影像为基础,采用多种方法对研究区内的房屋进行自动提取。由于不同地物在无人机影像中的色彩差异不显著,基于像元的房屋信息提取效果不理想;面向对象的房屋信息提取方法能够识别出绝大部分房屋,但基于DOM影像的提取结果难以识别房屋数量及单栋房屋的面积,而nDSM数据具有房屋的高度信息,基于nDSM数据提取的房屋信息相对较好,提取的房屋信息与实际结果较为吻合,造成误差的原因主要是简易棚和树木的干扰。结果表明,无人机影像具有明显优势,可为区域房屋调查提供有效的基础信息。     

基于无人机影像的面向对象建筑物结构分级提取方法研究

为提高遥感影像建筑物结构识别精度,综合利用光谱、形状、空间、纹理和数字表面模型(DSM)建立了建筑物结构分级提取方法。基于研究区无人机高分辨率影像,采用面向对象的影像分析策略,首先进行多尺度分割,以最佳分割与合并指数提取影像中建筑物目标;然后分别采用规则、训练样本与DSM方法对建筑物结构进行分类;最后将3种分类方法进行融合,对比分析了单一方法和融合分类方法的建筑物结构分类精度。结果表明:基于规则+样本+DSM的半监督建筑物结构分类方法错分率、漏检率与Kappa系数最优。     

面向对象的遥感震害信息提取方法——以汶川地震为例

本文总结了近年来利用遥感影像进行震害信息提取的方法和研究趋势,随着遥感影像分辨率的提高,震害信息提取逐渐从传统的基于像元方法向基于对象的方法转变.文中以汶川地震为例,利用面向对象的分类方法提取了典型震害信息,并提出了面向对象的变化检测方法的工作流程.对震害建筑物破坏情况,分别用最小距离分类、马氏距离分类、支撑向量机分类和面向对象分类进行了实验研究,并对这几种不同分类方法的实验结果进行了对比分析.实验结果表明,面向对象的震害信息提取方法克服了传统的基于像元的分类方法的缺点,提高了建筑物识别的精度,在建筑物震害和地震次生灾害的信息提取中取得了较好的效果.     

基于最优分割的高分辨率遥感影像震害建筑物识别技术

为了提高建筑物震害信息提取的效率与准确度,针对震后高分辨率遥感影像,根据震害建筑物在遥感影像上的特征,以2010年海地M_S7.0地震为例,通过尺度参数估计算法自动选择最优分割尺度对影像进行多尺度分割,并采用面向对象方法对海地高分辨率遥感影像进行建筑物震害信息提取,同时与基于像元的支持向量机、反向传播神经网络、基于分类回归算法的决策树分类方法进行比较。试验结果表明,面向对象的分类方法具有更好的目视效果和更高的分类精度,有利于地震后震害信息的准确提取和快速评估。      

高光谱遥感混合像元盲分离模型

针对高光谱遥感影像中"混合像元"问题,在前人研究的基础上,本文提出了结合盲源信号分离技术的混合像元盲分离模型,该模型的核心算法是HFC算法和基于负熵的改进FastICA算法,优点是能够通过非常少的先验知识就可以进行混合像元分解,完成特征提取工作,且收敛速度快,精度较高.采用高光谱模拟数据和加噪数据,分别检验混合像元盲分离模型的有效性和稳定性,实验结果表明:模型受端元提取数目多少的影响以及高斯白噪声的影响较小,对高光谱遥感数据特征提取具有有效性和稳定性.     

面向对象遥感分类方法在汶川地震震害提取中的应用

震后城市建筑物震害的自动识别与分类, 是遥感震害调查中的关键步骤, 其精度直接影响损失评估的结果. 而随着高分辨率遥感影像的发展, 传统基于像元的分类技术已不能满足需求, 引入面向对象的信息提取技术, 充分挖掘影像对象的纹理、形状和相互关系等信息, 能够有效的提高震害的分类精度. 该文阐述了面向对象的遥感震害提取思路和方法, 并应用汶川地震震后高分辨率航空遥感数据, 针对建筑物震害进行面向对象的快速提取与自动分类. 结果表明, 与基于像元分类比较, 面向对象的建筑物震害分类能够显著改善分类效果.     

基于面向对象技术的建筑物震害识别方法研究

2010年1月12日海地发生7.3级大地震,造成首都太子港大量建筑物损毁.从震后甚高分辨率遥感影像中可以发现在倒塌和部分倒塌建筑物的周围存在很多瓦砾.因此,可以将瓦砾作为建筑物倒损的震害特征.分别采用基于像元的方法、面向对象的方法、综合地统计学纹理的面向对象方法自动提取建筑物瓦砾,并对3种方法的分类精度进行了评价,研究...     

基于相关变化检测与面向对象分类技术的 多源遥感图像震害信息提取

遥感图像面向对象分类作为空间信息提取的关键技术, 在震害信息提取方面发挥着非常重要的作用, 然而由于光学遥感影像是正射图像, 只能提取建筑物屋顶信息, 这使得单一利用震后光学影像进行震害信息提取存在一定的局限性. 针对该问题, 本文提出了一种基于合成孔径雷达(SAR)相关变化检测的光学影像震害建筑物面向对象提取方法, 即在光学影像面向对象提取的数据中融合SAR相关性, 对光学影像进行面向对象提取震害建筑物时不仅考虑建筑物的几何、 光谱等特征, 还加入震前震后变化信息即SAR相关性进行分类. 在此基础上, 选取2008年汶川M_S8.0地震震区都江堰地区作为研究区进行试验. 结果表明, 本文提出的方法相对于单一使用光学影像进行震害建筑物提取, 其准确度有较明显的提高.      

基于高分卫星遥感影像的城市建筑物提取研究

以安庆市区的高分一号影像为信息源,结合地震应急基础统计数据资料,重点研究基于CART决策树的面向对象分类对研究区的建筑物进行分类提取,分类的总体精度和Kappa系数分别为83.9%和0.821。结果表明:基于CART决策树面向对象分类方法对研究区高分一号影像进行建筑物提取,分类精度较好,可作为地震应急基础数据库更新辅助手段之一。     

长江流域碎屑锆石U-Pb年龄物源示踪研究进展

长江的演化对于了解现代亚洲地貌格局的演变,以及探讨河流发育对构造隆升和季风演化的响应均具有十分重要的意义。前人已采用多种方法厘定长江的演化历史,但对长江贯通时限等问题仍存在较大的争议。目前物源示踪是进行河流演化研究的重要方法之一,其关键在于选取的示踪剂能够有效地代表源区信息并能准确定年。锆石的封闭温度高,可十分稳定地记录源区信息,且在河流中广泛存在,采集样品方便,锆石U-Pb年代学分析方法成熟,因而广泛应用于长江流域物源示踪研究。但长江流域面积广泛,流经的地质单元岩性复杂,流域内热历史信息丰富,这导致单纯利用该方法进行物源示踪研究面临诸多亟待解决的问题。文中在国内外研究资料的基础上,基于从"源"到"汇"系统的研究思路,通过对比分析,指出基于碎屑锆石U-Pb年代学进行长江流域物源示踪研究的局限性以及需要注意的问题。     

基于高分辨率地形数据的冲洪积扇特征提取与演化模式讨论——以海原断裂带老虎山地区冲洪积扇为例

干旱—半干旱地区第四纪冲洪积扇蕴含着丰富的气候与构造信息,划分并描述不同时期的冲洪积扇单元及其地貌特征是开展第四纪冲洪积扇研究的重要步骤。野外考察等传统方法是对冲洪积扇进行描述与填图的最重要的途径之一,但在此之前对冲洪积扇进行大范围的自动化地貌初步分级则可为地貌填图提供指导,从而提高后续的野外工作效率。文中借助航空影像生成的0. 2m分辨率数字高程模型提取老虎山地区各冲洪积扇单元的起伏度与粗糙度,实现对各冲洪积扇单元的分类与差异探讨。研究表明,随着提取窗口尺寸的增大,粗糙度迅速增大,而当提取窗口增大到一定程度后粗糙度过渡为缓慢增大并达到稳定的状态。在尺寸为8m×8m的滑动取样窗口下,起伏度与粗糙度随着冲洪积扇年龄的增加,呈现先减小而后增大的趋势,这恰好反映了冲洪积扇的动态演化过程。     

阿尔金断裂南侧弧形地貌单元成因及其构造意义

巨型左旋走滑的阿尔金断裂是青藏高原的北部边界,在印度-欧亚板块碰撞过程中起重要的调节作用,控制着青藏高原东北部的构造演化,认识其活动演化对理解青藏高原的构造变形过程和机制具有重要意义。阿尔金断裂南侧存在一系列弧形地貌单元,知晓这些弧形带是原始弧形弯曲还是后期由于阿尔金断裂左旋走滑拖曳而形成的,对认识阿尔金断裂的构造演化具有重要意义。文中在前期阿尔金断裂南侧柴西英雄岭和柴北缘2条弧形带不同部位已开展的精细古地磁旋转变形研究的基础上,综合研究区和阿尔金断裂附近已有的古地磁旋转变形研究结果和弧形带几何形态学等其它地质证据,分析发现这2条弧形带的几何学特征是由其不同部位发生旋转变形所导致的,且旋转变形与该时段阿尔金断裂的快速左旋走滑活动密切相关。通过上述工作,更加全面地了解了阿尔金断裂新生代2阶段的走滑特征,进一步限定了阿尔金断裂早渐新世以来左旋滑移量,以柴西段为参照系滑移量至少约350～430km,以柴北缘段为参照系至少约380～460km,平均滑移速率至少约10. 6～13. 9mm/a。     

褶皱冲断带时空演化动力学过程的数值模拟

利用库仑临界锥角理论和沙箱物理模拟进行褶皱冲断带的研究时,通常忽略了楔形体介质的内聚力.岩石力学实验结果表明,岩石内聚力通常在几到几十兆帕范围内变化.楔形体介质强度的变化是否会影响褶皱冲断带的时空演化?针对这一问题,我们建立了岩石内聚力分别是10MPa、20MPa和50MPa的3个二维弹塑性有限元模型,模型包含了楔形体介质的弹塑性材料非线性和底部滑脱带的接触非线性.该模型考虑了不同介质强度、底部滑脱带摩擦、重力和边界构造加载的影响,更为符合实际.计算结果表明,岩石内聚力为10MPa时,楔形体内的断坡首先在楔形体近端产生,从近端依次向远端发展;岩石内聚力是20MPa时,断坡开始在楔形体近端产生,随后在远端也开始形成,最后由两端向中间汇聚;岩石内聚力是50MPa时,断坡先从楔形体远端形成,从远端向近端依次发展.我们还讨论了底部滑脱层倾角对褶皱冲断带演化的影响,结果表明较低的底部滑脱面倾角易产生由近端向远端演化的样式,中等滑脱面倾角易产生两端向中间演化的样式,较高滑脱面倾角易产生由远端向近端演化的样式.我们得到了三种不同的褶皱冲断带时空演化的模式,其结果可以用来解释青藏高原东北缘依次向北东方向发展的海原-六盘山断层、天景山断层、烟筒山断层系统的时空演化.     

福建地区环境噪声特性研究

为进一步加强对福建地区噪声特性的认识以及提升台站地震观测质量,计算了2014年福建地震台网宽频带地震仪连续观测数据的功率谱概率密度函数,并分析其影响因素和不同频段时空变化特性。结果表明:人文噪声平均水平最高地区位于福建沿海福州至厦门一带,07:00—18:00的功率谱密度要明显高于其它时间段,12:00左右出现间歇性低谷期,夜间有不同程度的降低,日变化除了在春节假期大幅下降外,均处于较为稳定态势;福建地区次级微震主要成分是Rayleigh波,主频约为2.7 s,主微震主频约为16 s,次级微震平均水平最高地区也位于沿海一带,向内陆方向呈衰减趋势,其日变化明显,与台风和潮高有较高的相关性。     

武汉地区第四纪磁性地层

武汉地区90%为第四系所覆盖,但目前针对第四纪年代地层的研究严重滞后。文中在武汉市城市地质调查施工的数百个钻孔中选择了地层发育齐全、适于进行磁性地层研究的SK2钻孔进行了古地磁极性测试和分析,并重点对SK2钻孔进行了磁性地层的划分,初步建立了武汉市第四纪磁性地层的年代序列。结果表明,SK2钻孔的布容与松山(B/M)界线位于孔深约29. 6m处,其古地磁年龄约0. 78Ma;松山反向带中的正极性亚时贾拉米洛(Jaramillo)、奥杜威(Olduvai)、留尼汪(Reunion)Ⅱ分别位于孔深38. 2～39. 8m、66. 5～71. 9m和75. 8～78. 4m处。依据磁性地层结果对研究钻孔进行了第四纪地层划分,SK2钻孔的1. 2～14. 1m为上更新统,15～29. 6m为中更新统,29. 6～78. 8m为下更新统。计算SK2钻孔地层的沉积速率后发现,古地磁年代1. 47～1. 57Ma BP和1. 07～1. 21Ma BP为2个沉积速率相对增大的阶段。     

北京市应急避难场所的空间布局与服务效能评估

基于GIS空间分析技术和实际调查数据,通过构建避难场所综合服务效能指数,对北京市应急避难场所的空间分布特征及其服务效能进行了评估。结果表明:北京市应急避难场所分布具有明显的空间不均匀性,其综合服务效能大体可以分为4个层级,综合服务效能最低的地区主要集中于北京城市发展新区和生态涵养发展区。北京市避难场所总体分布与人口分布趋势基本一致,但其总体设计容量远低于需求容量,且区域间差异明显。北京市主城区基本都是避难场所服务配置缺口面积较高的区域。综合考虑多方面影响因素,加强避难场所布局与人口避难需求之间的协调统一,是提高应急避难场所服务效能的根本途径。     

地形坡度和高程变异系数在识别墨脱活动断裂带中的应用

喜马拉雅东构造结位于青藏高原东南端,是欧亚板块与印度板块碰撞、会聚的地带,其内部的南迦巴瓦峰地区是喜马拉雅山东段的最高山峰,雅鲁藏布江围绕南迦巴瓦峰形成一个"几"字形的大转弯。南迦巴瓦地区东侧的雅鲁藏布江河谷位于喜马拉雅山的南麓,属于亚热带湿润气候区,分布有茂密的热带雨林植被。该地区的阿尼桥右旋走滑断裂带是南迦巴瓦构造结的东边界断裂。利用30m分辨率的DEM数据,在Arc GIS软件平台上获得了南迦巴瓦及其周边地区的地形坡度和高程变异系数2个定量地貌参数。在地形坡度分布图上,墨脱附近的雅鲁藏布江东西两岸的山体地形为坡度>30°的陡坡,在陡地形坡度的背景下,存在NE走向、断续分布的坡度为5°～25°的缓坡条带。地形高程变异系数分布图上,墨脱附近的雅鲁藏布江两岸地形为高程变异系数>0. 9的高地形起伏区,在高地形起伏区的背景上,发育NE走向、断续分布的高程变异系数为0. 2～0. 9的缓地形起伏条带。通过野外地质地貌调查和探槽开挖,发现上述地貌参数异常条带处为活动断裂通过的位置。上述工作表明,地形坡度和高程变异系数2个地貌参数的定量分析有助于发现地形坡度大、植被覆盖严重、剥蚀强度大的地区的活动断层。     

藏北改则县别若则错活动断裂的发现及其地质意义

由于调查研究资料有限,目前对藏北高原内部近EW向的伸展变形样式和具体调节机制一直存在诸多争议。最新开展的地表调查在藏北高原西部的别若则错新发现了1条长约20km、走向近NNW的走滑断裂。该断裂表现出断塞塘、水系错动及断层崖等典型的走滑断裂变形标志。水系错动及构造地貌显示,别若则错断裂是以右旋走滑运动为主、兼具明显正断分量的张扭性断层,是高原内部近EW向伸展变形的产物。通过与羌塘古大湖进行对比分析,认为该断裂错断的最新地貌体是晚更新世的冲洪积扇,未错断全新世扇体,且断崖坡角已显著变缓,表明其最新活动时间可能为晚更新世。综合分析地表调查和遥感影像的错断位移恢复结果,发现最新一次断裂活动的最大右旋走滑位移约2～3m。晚更新世早—中期冲洪积扇体的累积最大右旋走滑位移约44m,垂直错动约2m,由此推测该断裂晚第四纪以来走滑速率约1mm/a,显示弱走滑变形特征。别若则错断裂近NNW的走向与印度和欧亚板块碰撞的主压应力轴(σ1)的夹角约30°,而已发现的区域性共轭走滑断裂与σ1呈约60°～75°的较大夹角,两者显著不同,表明藏北地区共轭走滑断裂带的组合方式可能存在不同的样式:一种是钝角,可能与拉萨和羌塘地体内的剪切作用或块体挤出有关;另一种是锐角,可能代表着新生破裂特征,推测其可能与高原内部近SN向正断层的N向的延伸有关,其成因机制仍需进一步研究。     

临泽断裂新活动特征初步研究

临泽断裂在地貌上可见3条断层陡坎,总体走向NNW,最长约8 km,东侧和中间陡坎主体倾向E,西侧陡坎倾向W。①利用差分GPS对3条断层陡坎进行了详细的测量,发现临泽断层陡坎较低,局部发育多级断层陡坎,坡角较缓,高度几十厘米至1米多;②在临泽断裂上选取4个探槽剖面进行古地震分析、样品采集和年代测试,发现东侧和中间的断层陡坎为正断层所控制,西侧的断层陡坎为逆断层所控制;③探槽开挖揭露出晚更新世晚期以来,临泽断裂上发生过4次古地震事件,时间分别为(8 895±125)a B.P.之前、(7 245±75)a B.P.～(6 190±20)a B.P.、(5120±20)a B.P.～(4.8±0.5)ka和(2 550±50)a B.P.～(2 326±64)a;④全新世以来可以确定3次事件,较早一次事件与榆木山北缘断裂上较早一次古地震事件时间比较吻合,说明临泽断裂可能是榆木山断裂向河西走廊内部继续活动的延伸;最后一次古地震事件的离逝时间约为2 500 a,表明临泽断裂全新世活动一直比较强烈。