高分辨率SAR影像建筑物震害信息提取方法研究.pdf

1、地震是對人類危害最大的自然災害之一。在破壞性地震發(fā)生后,快速、準確的災情評估對地震應急救援非常重要。遙感技術由于具有快速、覆蓋范圍大、信息量豐富、不受地面自然條件限制等優(yōu)勢,在地震應急中可發(fā)揮重要作用。其中,合成孔徑雷達遙感具有全天時、全天候對地觀測能力,在地震應急中顯得尤為重要。在地震造成的各種破壞中,建筑物震害與人員傷亡和經濟損失的關系最為密切,開展雷達遙感建筑物震害提取方法研究具有重大實用意義。近些年來高分辨率SAR遙感取得了巨大

2、進展,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,主要包括三個方面的內容:與SAR影像震害提取相關的雷達遙感理論和雷達遙感數據源、建筑物震害目視解譯方法、基于單時相SAR影像分形特征的建筑物震害自動提取方法。
　　首先介紹了雷達遙感物理基礎和SAR影像的幾何輻射特征,總結了 COSMO—SkVMed、TerraSAR—x、RADARSALT

3、_2和國產機載x波段SAR等高分辨SAR系統在空問分辨率、時間分辨率、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標準?；诮ㄖ飵缀文Ｐ?分析了建筑物在SAR影像上的理論特征。使用高分辨率機載SAR影像,研究了真實SAR影像上的建筑物特征。在此基礎上,建立了SAR影像各級震害的目視解譯標志,并使用高分辨率機載 SAR影像對玉樹城區(qū)建筑物震害進行了目

4、視解譯和定量評估。以航空光學遙感影像判讀的震害結果為標準,對機載SAR影像判讀的震害結果進行了評價。
　　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提取方法。與僅使用一個分維值描述整幅影像不同,本文引入了滑動窗口的概念,滑動窗口逐像素滑動,計算滑動窗口對應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。滑動窗口內部分維值的計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)的高分辨率機載SAR影像對不同分維計算方法進行了實驗。以街區(qū)為單位,基于街區(qū)平均分維值特征,進行了玉樹城區(qū)建筑物平均震害評估。
　　SAR影像建筑物震害的目視解譯方法研究主要有以下結果:(1)建筑物在 SAR影像上的典型特征有疊掩、角反射效應和陰影等。(2)對建筑物震害目視解譯而言,最重要的標志是色調、形狀、紋理和陰影。(3)SAR影像對完好建筑物和倒塌建筑物能較好地識別,但是對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),有時震害識別是不可能的。(5)使用高分辨率SAR影像對玉樹城區(qū)的建筑物震害評估可得到一個較理想的震害判讀結果。
　　玉樹城區(qū)的局部分形特征研究結果顯示,局部分維值作為一種有效的紋理測度,能在一定程度上用來識別建筑物破壞水平。但是不同的分維計算方法和滑動窗口大小,其結果不一樣。對于高分辨率機載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果。對于兩種計算方法,小的滑動窗口比大的滑動窗口能得到更好的結