基于震后高分SAR影像建筑物成像几何特征的震害分析

<正>合成孔径雷达SAR具有全天时、全天候的优势,在震后灾情信息的快速获取及评估中获得越来越多的关注及应用。目前SAR影像的分辨率已经达到米级甚至亚米级,建筑物在SAR影像上的空间几何展布也越来越清晰,具有较明显的叠掩、二次散射、阴影等成像几何特征。传统的应用于中低分辨率SAR影像的震害检测方法已经不再简单地适用于高分SAR影像,发展适用于高分SAR影像的建筑物震害检测方法     

基于高分辨率合成孔径雷达影像建筑物成像几何结构的震害特征分析

传统的利用震后单幅合成孔径雷达(SAR)影像对建筑物的震害特征分析大多基于街区范围, 很少基于其成像几何结构． 本文基于高分辨率SAR影像上的建筑物成像几何结构, 分析了建筑物单体的震害特点, 建立了利用距离向线性灰度累加的方法提取规则未倒塌建筑物的叠掩区和阴影区及倒塌建筑物的倒塌区, 并在此基础上进行各几何特征区域的纹理特征, 如同质度、 不相似度和熵的计算及其组合特征分析, 由此建立了基于SAR影像建筑物成像几何结构的震害分析方法． 采用该方法对2010年玉树M_S7.1地震震后玉树县城区的高分辨率SAR影像进行分析, 结果表明: 叠掩、 阴影和二次散射亮线是进行建筑物震害解译的有效几何结构特征, 其中叠掩区和阴影区的影像纹理特征具有较好的震害识别能力; 与传统的简单特征统计方法相比, 考虑建筑物SAR影像成像几何结构的特征统计法, 可以显著提高建筑物的震害识别能力.      

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.      

基于单时相全极化SAR影像的建筑物震害信息提取

建筑物震害信息提取不仅是震害评估的主要工作,同时对应急救援的快速有效实施也有一定的指导意义。利用震后一景全极化SAR影像提取建筑物震害信息,既可提高信息提取的速度,也可保证提取的精度。文章利用H/α/A-Wishart非监督极化分类方法,结合基于最小异质性准则聚合的层次聚类算法,对建筑物震害信息进行提取。以2010年4月14日青海玉树地震震后一景全极化SAR影像为例进行实验,实验结果表明该文研究的方法在建筑物震害信息提取应用中是有效可行的。     

基于震前高分影像和震害仿真的建筑物震害快速评估：以四川泸定6.8级地震为例

精细化的建筑物震害评估,对震后应急救援和烈度评估具有重要的意义.为解决因震后高分辨率影像缺乏导致无法快速开展建筑物震害评估的实际需求,以四川泸定6.8级地震为例,提出基于震前高分影像和震害仿真的建筑物震害快速评估方法.首先通过深度学习技术提取灾区建筑物空间信息,在收集实际地震动记录的基础上,结合精细化的建筑物震害仿真方法,对震中部分村镇的建筑物震害及地震烈度进行了快速评估,并与震后获取的无人机影像解译结果、现场调查烈度及余震等进行验证.结果表明震中附近的磨西镇烈度估计达到Ⅸ度,其他地点的估计结果与发布的烈度图进行比较,其衰减较为一致,且与余震发生空间较为重合,进一步证明该方法可作为震后大范围影像缺失的“盲区”的建筑物震害快速评估的有效方法,为现场应急、灾害调查和烈度评定提供信息支撑.     

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。     

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.      

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。     

SAR遥感图像在汶川地震灾害识别中的应用

汶川地震发生后,受阴雨天气的影响,光学遥感影像在救灾决策中的作用受到了很大的限制,而SAR图像由于其全天候的特点成为这次抗震救灾前期遥感信息保障十分重要的数据源.采用ENVISAT的ASAR作为数据源,利用多时相的雷达数据的幅度及相位信息对映秀及周边地区做了地震灾害识别,其中利用震前震后的幅度图像做比值变化检测,在映秀镇及紫坪铺水库等山区取得了较好的效果;利用相位信息做干涉处理得到的相干图像,经过失相干分析,发现建筑物的破坏等级与相干系数变化指数的大小高度相关.比较这两种方法,在都江堰等平原地区由于失相干现象不像山区那么严重,并且利用比值处理可以去除部分空间失相干及系统热噪声等带来的干扰因素,可以成为幅度图像的有益补充.结果表明,结合SAR幅度影像和干涉相干影像,可以在地震灾害评估中取得更好效果.随着极化干涉雷达技术的日益成熟,多时相幅度信息、相位信息等多特征SAR影像信息的融合会在救灾决策中发挥更大的作用.     

基于主成分分析的遥感震害变化检测方法与应用

本文详细介绍了基于主成分分析的变化检测方法, 根据地震应急工作的实际要求设计合理的变化检测流程, 以阿尔及利亚地震QuickBird震前震后影像为试验数据, 使用该方法对地震引起的建筑物倒塌进行变化检测应用。 结果证明设计的变化检测方法流程具有一定的实用性, 能较为准确地标示出震后损毁区域, 是对变化检测技术应用于地震应急工作的有益尝试。     

基于无人机倾斜影像的三维建筑物震害精细信息提取

无人机倾斜摄影技术建模生成的三维影像较好地展现了建筑物侧面和顶面的震害细节信息,然而影像的高维度特性难以直接基于三维影像提取震害信息,经过降低维度转换的二维纹理影像往往会导致建筑物震害信息的不完整性和破碎性。针对这些问题,本文以2017年九寨沟M_S7.0地震为例,提出了一种直接从九寨沟震后三维影像获取侧面纹理信息的方法,即将三维模型打散,实现纹理与不规则三角网分离,从而获取完整的纹理影像,然后利用金字塔模型的瓦片坐标范围、瓦片命名规则和建筑物单体的空间位置选取最优纹理影像,再使用加权均值方差法确定纹理影像中建筑物的外墙最佳分割尺度后,采用面向对象方法提取建筑物外墙和墙皮脱落信息,最后通过对这些建筑物震害特征的分析,判定单体建筑物的破坏等级。结果显示,该方法成功获取了建筑物完整的侧面震害纹理影像,并基于纹理影像提取了外墙、裂缝和墙皮脱落区域信息判定建筑物单体为中等、严重两个破坏等级。      

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。     

Detecting genotoxicity using the Comet assay following chronic exposure of Manila clam Tapes semidecussatus to polluted estuarine sediments

Sediments frequently cause damage to biota due to the accumulation of toxic compounds and the bioavailability of sediment-bound contaminants. Damage can be assessed using biomarkers, such as the degree of genotoxic impact following in vivo exposure to pollutants. Genotoxic damage, expressed as single-strand DNA breaks, was measured in cells isolated from haemolymph, gill and digestive gland from the clam Tapes semidecussatus, using the single cell gel electrophoresis (Comet assay). Clams were exposed for three weeks to sediment samples collected from a polluted site and a ‘clean’ reference site.The level of DNA damage was assessed using an image analysis package and expressed as Tail Moment. Throughout the study, significant differences in DNA damage were recorded for each tissue type between clams exposed to the two sediment samples. We conclude that the Comet assay is a useful tool for the detection of DNA damage in clams chronically exposed to polluted sediments.     

Detecting genotoxicity using the Comet assay following chronic exposure of Manila clam Tapes semidecussatus to polluted estuarine sediments

Sediments frequently cause damage to biota due to the accumulation of toxic compounds and the bioavailability of sediment-bound contaminants. Damage can be assessed using biomarkers, such as the degree of genotoxic impact following in vivo exposure to pollutants. Genotoxic damage, expressed as single-strand DNA breaks, was measured in cells isolated from haemolymph, gill and digestive gland from the clam Tapes semidecussatus, using the single cell gel electrophoresis (Comet assay). Clams were exposed for three weeks to sediment samples collected from a polluted site and a ‘clean’ reference site.

The level of DNA damage was assessed using an image analysis package and expressed as Tail Moment. Throughout the study, significant differences in DNA damage were recorded for each tissue type between clams exposed to the two sediment samples. We conclude that the Comet assay is a useful tool for the detection of DNA damage in clams chronically exposed to polluted sediments.     

X射线在轮胎边缘检测中的应用

利用X射线对子午线轮胎进行质量检测是一个重要的课题,通过图像处理和匹配进行轮胎质量检测是一个复杂的系统,其中边缘检测是图像分割、纹理特征提取和形状特征提取等图像分析的重要基础。通过Matlab实验比较几种不同的边缘检测方法,找到了适合子午线轮胎质量检测的边缘检测方法。     

建筑物震害多源遥感特征与机理分析

随着遥感信息源的不断增加,多种遥感数据被用于详细判读建筑物的震害情况.为准确判读震害等级与建立震害自动识别模式,本文收集整理了汶川地震震区的震害遥感图像,通过目视判读、图像处理、统计分析,重点分析了各类震害建筑物在光学影像中的特征表现、在合成孔径雷达图像中的成像机理特征以及在激光雷达图像中的三维特征.在此基础上构建了建筑物简化模型,并联合光学影像和雷达图像对震害建筑物的影像特征剖面予以分析.结果显示:光学遥感图像色彩信息符合人眼色觉原理,具有较好的直观判读效果;合成孔径雷达图像能够记录地物侧面、表面的粗糙程度和角反射特点,信息量丰富但不直观;激光雷达图像能获取建筑物的三维信息,因此震害评估工作中需有效地综合利用多源遥感数据,才能实现最佳的判识效果.