高分辨率SAR影像建筑物震害信息提取方法研究.pdf

1、地震是對(duì)人類危害最大的自然災(zāi)害之一。在破壞性地震發(fā)生后,快速、準(zhǔn)確的災(zāi)情評(píng)估對(duì)地震應(yīng)急救援非常重要。遙感技術(shù)由于具有快速、覆蓋范圍大、信息量豐富、不受地面自然條件限制等優(yōu)勢(shì),在地震應(yīng)急中可發(fā)揮重要作用。其中,合成孔徑雷達(dá)遙感具有全天時(shí)、全天候?qū)Φ赜^測(cè)能力,在地震應(yīng)急中顯得尤為重要。在地震造成的各種破壞中,建筑物震害與人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失的關(guān)系最為密切,開展雷達(dá)遙感建筑物震害提取方法研究具有重大實(shí)用意義。近些年來高分辨率SAR遙感取得了巨大

2、進(jìn)展,但高分辨率SAR影像建筑物震害信息提取方法研究還很不充分。
　　本文面向地震應(yīng)急,研究了高分辨率SAR影像建筑物震害信息提取方法,主要包括三個(gè)方面的內(nèi)容:與SAR影像震害提取相關(guān)的雷達(dá)遙感理論和雷達(dá)遙感數(shù)據(jù)源、建筑物震害目視解譯方法、基于單時(shí)相SAR影像分形特征的建筑物震害自動(dòng)提取方法。
　　首先介紹了雷達(dá)遙感物理基礎(chǔ)和SAR影像的幾何輻射特征,總結(jié)了 COSMO—SkVMed、TerraSAR—x、RADARSALT

3、_2和國(guó)產(chǎn)機(jī)載x波段SAR等高分辨SAR系統(tǒng)在空問分辨率、時(shí)間分辨率、極化能力和空間覆蓋范圍等性能方面的特征。
　　然后研究了SAR影像建筑物震害目視解譯方法。提出了目視解譯中建筑物震害的分類分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)?；诮ㄖ飵缀文Ｐ?分析了建筑物在SAR影像上的理論特征。使用高分辨率機(jī)載SAR影像,研究了真實(shí)SAR影像上的建筑物特征。在此基礎(chǔ)上,建立了SAR影像各級(jí)震害的目視解譯標(biāo)志,并使用高分辨率機(jī)載 SAR影像對(duì)玉樹城區(qū)建筑物震害進(jìn)行了目

4、視解譯和定量評(píng)估。以航空光學(xué)遙感影像判讀的震害結(jié)果為標(biāo)準(zhǔn),對(duì)機(jī)載SAR影像判讀的震害結(jié)果進(jìn)行了評(píng)價(jià)。
　　最后發(fā)展了基于SAR影像局部分形特征的建筑物震害信息自動(dòng)提取方法。與僅使用一個(gè)分維值描述整幅影像不同,本文引入了滑動(dòng)窗口的概念,滑動(dòng)窗口逐像素滑動(dòng),計(jì)算滑動(dòng)窗口對(duì)應(yīng)的影像部分的局部分維值,將之賦給窗口中心像素,這樣得到了除影像邊緣部分之外的大部分像素的局部分維值。滑動(dòng)窗口內(nèi)部分維值的計(jì)算主要使用了三角棱柱法和差分盒維法。使用玉

5、樹城區(qū)的高分辨率機(jī)載SAR影像對(duì)不同分維計(jì)算方法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。以街區(qū)為單位,基于街區(qū)平均分維值特征,進(jìn)行了玉樹城區(qū)建筑物平均震害評(píng)估。
　　SAR影像建筑物震害的目視解譯方法研究主要有以下結(jié)果:(1)建筑物在 SAR影像上的典型特征有疊掩、角反射效應(yīng)和陰影等。(2)對(duì)建筑物震害目視解譯而言,最重要的標(biāo)志是色調(diào)、形狀、紋理和陰影。(3)SAR影像對(duì)完好建筑物和倒塌建筑物能較好地識(shí)別,但是對(duì)于部分倒塌的房屋的判讀比較困難。(4)在地形坡

6、度較大或建筑物密集地區(qū),有時(shí)震害識(shí)別是不可能的。(5)使用高分辨率SAR影像對(duì)玉樹城區(qū)的建筑物震害評(píng)估可得到一個(gè)較理想的震害判讀結(jié)果。
　　玉樹城區(qū)的局部分形特征研究結(jié)果顯示,局部分維值作為一種有效的紋理測(cè)度,能在一定程度上用來識(shí)別建筑物破壞水平。但是不同的分維計(jì)算方法和滑動(dòng)窗口大小,其結(jié)果不一樣。對(duì)于高分辨率機(jī)載SAR影像,差分盒維法能比三角棱柱法得到更好的紋理分析結(jié)果。對(duì)于兩種計(jì)算方法,小的滑動(dòng)窗口比大的滑動(dòng)窗口能得到更好的結(jié)