面向对象的高空间分辨率遥感影像信息提取——汶川地震城市震害房屋案例研究

随着遥感技术的快速发展,尤其是高分辨率民用遥感卫星的成功发射和应用,遥感技术在建筑物识别、震灾调查和快速预估评估方面发挥出越来越重要的作用。然而,传统面向像元的分类方法在对高分辨率遥感影像进行分类时,存在着不能充分利用影像信息、分类精度降低、速度慢等局限性,根据高分辨率遥感影像的特点,提出了面向对象的高空间分辨率遥感影像建筑物震害信息提取方法。该方法首先通过影像分割将影像划分为互不相交的影像对象,然后根据这些影像对象的影像特征如光谱、纹理、形状和上下文等信息进行分类,提取出破坏建筑物和未破坏建筑物,试验表明,面向对象的分类方法应用于建筑物震害信息提取较传统分类方法有更高的精度,具有很大的应用潜力。     

面向对象分类方法在台风灾害信息提取中的应用研究

台风灾害是全球损失最严重的十大自然灾害之一。如何在灾情发生后,快速地进行灾情预评估与应急响应决策是目前灾害研究的重要方向。基于2013年台风"海燕"登陆前、后的菲律宾独鲁万市部分区域的卫星遥感影像,采用面向对象的方法进行了灾害检测,提取了研究区域的地物信息,并与基于像元的传统方法进行了比较。结果表明,面向对象的分类方法在台风灾害前影像分割尺度为30%,融合尺度为84%,台风灾害后影像分割尺度为15%,融合尺度为95%时分割效果最佳;最终,面向对象分类灾害前总体精度达到95.65%,Kappa系数达0.93,灾害后总体精度达到93.19%,Kappa系数达0.90;另一方面,最大似然法也优于ISODATA分类法与最小距离法,但仍不及面向对象的分类方法。     

汶川地震次生灾害提取——面向对象影像分类技术的应用

遥感技术可快速准确地提取滑坡、崩塌、泥石流、堰塞湖等次生灾害信息。面向对象影像分类技术主要通过多尺度分割,并根据对象的特征进行模糊分类,可以很好的利用影像上下文信息,提高分类精度,与传统方法相比优势明显。利用汶川地震的震前、震后的福卫二号等数据进行研究,使用面向对象方法对北川附近灾情进行了变化检测分析;并结合DEM数据对唐家山堰塞湖璇坪乡区域震后初期的水体面积和蓄水增量进行了分析。在此基础上,总结了提取地震次生灾害的关键技术和工作流程。实验结果表明,应用面向对象的变化检测方法提取地震次生灾害可以取得很好的结果。     

基于ICA/MNF变换的高分影像滑坡灾害检测方法研究

快速准确地从灾后影像中提取出受灾区域对于灾后救援具有重要意义。鉴于现有提取方法过度依赖滑坡在影像中的光学、纹理等特征的问题,研究了一种结合独立成分分析(ICA)与最小噪声比率变换(MNF)的变化检测方法,以单一时相的影像为基础,运用基于负熵最大化的Fast-ICA算法分离出两个时相影像相互正交的独立成分,并构建对应独立成分的差异影像,最后用最小噪声比率变换实现分布于各个差异影像上变化信息的集中,应用直方图阈值法得到了最终的滑坡灾害信息。选取了滑坡灾害前后两时相的高分辨率遥感影像数据进行实验,结果证实了方法的可行性。     

面向灾害应用的遥感影像融合统一理论体系设计

由于缺乏统一的理论体系指导,目前遥感影像融合研究相对比较混乱。针对像素级融合统一理论框架的思想,指出了遥感影像融合研究的方向和思路,将像素级融合统一理论框架逐步向特征级和决策级推广,着重发展了一套遥感影像融合统一理论体系。在统一体系下,面向灾害监测应用,按照理论研究、方法研究和应用研究的3个层次进行该理论体系的设计。     

城市房屋震害的区域分析法--与点特征判据算法的对比研究

根据高分辨率遥感影像震害房屋的基本特征,提出在该影像条件下,震害房屋信息的自动获取技术应发展以区域分析为基础的识别算法,并给出了适于震害房屋信息获取的区域分析算法的基本概念、框架及实现过程.在此基础上,介绍了一种典型的区域分析框架下的震害房屋自动识别算法,并与点特征判据算法进行了对比.结果表明,基于图像区域分析算法的识别具有很高的精度和易于实现的客观条件.最后指出,在高分辨率卫星遥感影像将成为今后震害信息获取主要数据源的情况下,开发区域分析框架下的震害房屋信息识别算法是未来的发展方向.     

基于RS与GIS混合编程的公路水毁灾情信息提取

研究了基于高分辨率卫星遥感影像的公路水毁灾情信息提取模型,通过解决跨软件环境的开发问题,实现了基于遥感与地理信息系统混合编程的公路水毁灾情信息提取系统。使用高分辨率卫星遥感数据形成融合数据,通过分析融合图像的光谱、几何、纹理特征,建立了公路信息提取规则,构建了面向对象的公路信息提取模型。根据水在近红外和中红外波长范围内反射率极低的特性,同时考虑不同环境背景造成的信息提取复杂性,研究了具有自适应特点的水面提取模型。通过建立组件式地理信息系统和遥感应用环境之间的通信和数据共享机制,实现了模型运行的交互式用户界面,并提供叠置空间分析功能,从灾后公路边界提取结果中去除水面部分,获得公路水毁信息。实际应用表明,系统可以满足相关工作对公路水毁灾情信息提取技术的要求。     

基于FY-3A的海南岛橡胶林台风灾害遥感监测——以“纳沙”台风为例

以登陆海南岛的1117号台风"纳沙"为例,根据通过高分辨率卫星数据提取的海南岛橡胶分布范围,利用FY-3A遥感数据分析了台风登陆前、后海南岛橡胶归一化植被指数的变化。借助GIS技术平台,提取受损橡胶的分布信息(INDVI0)。根据建立的橡胶林台风灾害等级标准,绘制了橡胶林台风灾害损失等级分布图,实现了橡胶林台风灾害的遥感监测。通过遥感监测结果与灾情实际调查结果的对比分析发现,二者总体趋势一致,而遥感监测更加快速、直观、精细,说明橡胶林台风灾害遥感监测是可行的。     

遥感震害快速评估技术在汶川地震中的应用

2008年5月12日四川汶川8.0级大地震发生后,在地面交通严重受阻、通信中断的情况下,遥感技术成为了地震灾情获取、地震应急和震后快速评估的重要手段。提出了利用高分辨率遥感影像进行地震应急和震后快速评估的技术流程,该流程涉及到遥感影像的数据管理、快速校正、图像增强、震害信息提取、地震灾情快速评估和评估结果网络发布等关键技术。利用遥感震害识别和快速评估技术准确提取了汶川地震的震害信息,绘制的基于遥感数据的汶川地震烈度分布图与中国地震局公布的基于地面调查结果的地震烈度分布图非常接近,首次实现了在震害遥感影像获取后的2~6h内,提供准确的宏观灾情分布情况以及初步的地震损失评估结果,在汶川地震的灾情获取、地震应急和震后快速评估中发挥了重要的作用。     

破坏建筑物遥感信息提取技术——以尼泊尔8.1级地震为例

利用DigitalGlobal提供的遥感影像数据,提取了尼泊尔震区某一建筑区域地震前后的影像。采用监督分类、非监督分类和面向对象的分类方法对震前震后的遥感图像进行了分类,对3种分类结果进行了对比。结果表明,面向对象的分类方法比其他两种方法有更好的分类效果。通过与ArcGIS的人工矢量化图进行对比,发现在进行建筑物数量提取中,面向对象的分类方法能较准确地提取建筑物数量,为快速获取地震灾情、进行烈度评定等提供依据,对政府相关部门的应急救援与指挥决策有一定的指导作用。     

基于对象的高分辨率遥感图像滑坡检测方法

滑坡遥感检测对于灾害调查和制图具有重要意义,面向对象是高分辨率遥感图像信息提取的重要思路。以高植被覆盖的热带雨林地区为例,在对试验区滑坡遥感图像特征进行分析的基础上,提出了基于对象的高分辨率遥感图像滑坡检测方法。通过多期遥感图像的多尺度、多层次分割,确定了图像对象变化检测的基本单元,构建了滑坡检测多级对象层次网络;依靠图像对象特征、上下文关系和拓扑关系等,构建了适于该实验区的滑坡检测知识规则,从而将滑坡检测整个过程包含在图像对象分析之中,并最后实现了高分辨率遥感图像的滑坡检测。实例证明,基于对象的滑坡检测方法适于热带雨林地区的信息提取,这对于其它地理环境类似地区的灾害调查与制图工作具有一定的参考价值。     

星载合成孔径雷达在杆塔基础地表形变监测技术的研究与应用

为保障高原输电通道的安全,排查地表形变引发的地质灾害,以哨兵雷达卫星影像数据为数据源,以750 kV川湖Ⅰ线为监测对象,采用星载合成孔径雷达干涉测量技术(interferometric synthetic aperture Radar,InSAR),研究分析输电通道地表微小形变的提取方法,发现川湖Ⅰ线100号杆塔附近存在明显的地表形变量,且2019年7月形变有明显的加速过程,分析说明该地面沉降区的形变与地面或地下的施工过程有关。研究表明:(1)卫星遥感星载InSAR测量技术适用于地表微小形变的提取,提取精度较高,能够满足输电通道地表形变的监测;(2)卫星遥感星载InSAR测量技术提取的地表形变精度可达毫米级,可替代人工地面测量工作;(3)针对地表形变,与传统野外核查、人工测量解译相比, 卫星遥感星载InSAR监测技术具有精度高、效率高、覆盖范围广等优势。     

防震减灾遥感影像网络发布系统

研究了基于ArcSDE的防震减灾遥感数据库系统的框架结构、建库过程及利用ArclMS建立海量遥感影像网络发布系统的体系结构.分析了遥感影像网络发布系统中自动创建地图服务、不同坐标系统的矢量和影像数据的叠加显示、远程图像处理等关键技术.同时,介绍了系统的功能和目前系统包含的主要遥感影像库和矢量库.该遥感影像网络发布系统实现了遥感技术、数据库技术以及网络地理信息系统技术在防震减灾工作中的综合应用.     

一种面向灾害应急的UAV影像快速拼接方法

洪涝、地震等自然灾害发生突然,特别是对城郊设防水平较低地区,短时间内能造成巨大的损失.及时、准确、快速地获得足够的灾情信息是减灾救灾的前提;依靠无人机采集的灾区遥感影像越来越成为减灾部门提取第一手灾情信息的首选数据源.结合无人机影像特点,优化利用影像局部不变特征进行特征匹配,通过RANSAC算子剔除匹配粗差,并用变换优化法求取最佳变换模型参数,然后采用基于动态规划的最佳拼接缝搜索策略和加权平均相结合的融合策略,在保证灾害应急精度要求的前提下,很好地消除了拼接缝和“融合鬼影”现象,为城郊区应急情况下的灾情信息获取提供了新的技术手段和支持.     

滇西某铁路拟选线路地质灾害遥感解译特征研究

以SPOT-4/5卫星影像为信息源,以ERDA S 8.7软件为处理平台,运用多种图像处理方法对影像进行综合处理,在此基础上对滇西山区某铁路选线勘察进行了实例研究。根据滇西山区地质灾害的分布规律及遥感影像特征,结合地学知识对该线路部分区段的地质灾害进行遥感解译,查明了区段内滑坡、泥石流及崩塌对线路的影响,为该铁路拟选线路的建设提供了科学依据。     

遥感与地理信息系统一体化技术在重大自然灾害监测与评估中的应用

本文结合国家“八五”科技攻关的实例，阐述了遥感和地理信息系统技术在重大突发性自然灾害监测与评估中的作用和良好效益，并提出今后着重的三个方面：建立国家自然灾害监测与评估中心；解决关键性的技术问题，牢固用户观点。     

基于GIS和RS的重庆市滑坡遥感解译

地处三峡库区腹心的重庆市由于其复杂的自然地理环境及不断增加的人类工程活动,使该市域内滑坡灾害较为频繁。在分析重庆市滑坡特征的基础上,采用高精度遥感影像及基础地形数据,在地理信息系统和遥感等技术支持下综合解译重庆市滑坡灾害,探讨了针对重庆市滑坡灾害的解译和识别方法,为地方政府滑坡灾害防治提供决策支持。     

典型震害遥感图像的模型分析

实际震害复杂多样,反映在遥感影像上很难用某种固定的模式进行概括分析,因而震害遥感影像的解释至今还停留在人工判读水平上,难以做到快速、准确。地震应急响应要求尽量在最短时间内了解灾情以救灾抢险,利用遥感技术和图像模式识别技术是快速确定震害乃至灾情的重要途径。本文以1976年中国唐山地震震后航空遥感图像为主要样本图像,参照国内外其它地区震害遥感图像,进行了震害的分级,概括了相应的遥感图像特征,在此基础上,建立了提取震害样本图像各种特征参量的数学模型,初步分析了表征各种震害样本图像的参量组合及其阈值范围的确定方式。     

Flood disaster monitoring and evaluation in China

Abstract

China frequently experiences natural disasters, of which flooding is the most serious. How to monitor and control natural disasters, assess damage, and provide relief is the most urgent problem for the Chinese government and disaster experts. A national integrated system using remote sensing, geographic information systems, the Global Positioning System, and other technology for monitoring and evaluating flood disasters has been assembled and tried out for 3 years. The system has played an important role in flood mitigation during the trial and has become a key part of the flood management system at China's National Flood Control Headquarters. This paper presents an overview of the system and its use in China.     

基于高分辨率卫星影像数据高原输电通道巡视技术的研究

近年来,随着西电东输工程的持续推进,位于高原区域的输电线网规模持续扩大,但因受高原气候条件影响,高原区域内的输电通道巡视难度逐步增大。为提升高原输电通道的巡视精度、效率,保障高原输电通道的安全,本文以worldview-3高分卫星影像数据为数据源,采用多尺度分割技术与面向对象分类算法,研究分析高原输电通道关键地物信息的提取方法,研究表明：（1）面向对象算法适用于高分影像数据的信息提取,其地物信息提取精度较高,能够满足输电通道的巡视工作,这表明基于高分卫星影像技术的输电通道巡视可行;（2）基于多尺度分割技术耦合面向对象分类算法提取的大棚信息精度可达95%,可替代人工解译工作,而道路信息精度可相对较低,但仍可替代大部分人工解译工作;（3）与传统野外核查、人工目视解译相比,基于多尺度分割技术耦合面向对象分类算法具有边界精度高、效率高等优势。