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。     

基于遥感数据的闽东南山区公路滑坡快速识别技术研究

传统的滑坡识别主要通过遥感目视解译和人机交互识别,存在耗时费力、主观性强和提取精度低等问题。文中以福建省某公路为实验区,提出了一种基于高分辨率遥感数据的闽东南山区公路滑坡快速识别方法。包括采用亚米级高分辨率遥感影像,通过对色调、地形、光谱、植被指数和纹理等滑坡特征进行分析与研究,确立了适用于东南山区公路的多维多尺度滑坡分类识别规则;借助机器学习算法分类工具与多维多尺度特征筛选集相结合构建了公路滑坡识别模型,并基于高分辨率遥感影像在色调尺度上对滑坡进行初步识别;最后经由坡度、归一化植被指数和纹理特征筛选集对初步识别的滑坡区域进一步的分割提取,从而对山区公路滑坡空间分布实行精准识别。经实验验证,文中方法所得滑坡识别的平均精度达到85.73%,且滑体提取形态特征完整,可清晰地展现出滑体的“舌”、“簸箕”状形态,亦可清晰辨别滑体的滑壁与堆积体。研究成果可为我国植被发育区的山区交通线路的滑坡识别与风险评估提供科学参考。     

面向对象的灾害信息遥感提取框架及其应用

我国自然灾害频发,遥感技术可快速、大范围地获取地表的重大自然灾害信息,具有巨大的应用价值.但目前高分辨率遥感影像处理面临一定的困难,尚无十分有效且快速的分类与目标提取算法,面向对象影像处理技术是该领域的研究热点.通过详细分析面向对象影像处理方法与高分辨率影像的特点,构建了面向对象遥感影像技术的灾害信息提取框架,并将该提取框架应用于地震灾害的损毁分析,为相关灾害应用研究提供参考.     

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。     

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。     

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。     

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。     

福建省滑坡灾害风险管理决策系统构建

依据自然灾害风险管理理论,结合致灾因子危险性和承灾体易损性构建简易的福建省滑坡灾害风险评估模型。利用1990-2013年福建省滑坡灾害的数据资料,构建滑坡灾害的数据库,编制以县域为单位的福建省滑坡灾害分布图、时间变化图和风险分布图。研究表明:福建省滑坡灾害年内变化大、年际波动上升、地区差异大;综合考虑致灾因子和承灾体的影响,福建省滑坡灾害风险高值主要分布在沙县和漳平市等闽中地区,与福建省滑坡灾害的空间分布相似。据此构建福建省滑坡灾害风险管理决策系统,提出增强民众防灾减灾意识、合理规划布局、加强监控预警、完善工程措施和风险规避等风险管理模式。为福建省滑坡灾害风险的评价与管理提供依据和方法。     

基于纹理特征的高分辨率遥感影像灾害监测应用

变化检测方法作为遥感信息获取的主要技术手段之一,在灾害监测中已得到了一定应用。然而基于遥感图像灰度信息的变化检测方法,其阈值选取受到传感器和环境因素引起的"伪变化"信息影响。由于纹理特征具有移不变特性,可以利用地物空间结构信息开展变化检测,从而避免图像灰度"伪变化"信息的影响。该文在现有变化检测技术流程之上,通过纹理特征参数的分析,结合基于贝叶斯的图像阈值分割技术,建立了基于纹理特征的高分辨率遥感影像变化检测方法,并应用在汶川地震前后的福卫-2影像,与基于光谱影像的变化检测方法进行了分析对比。     

云南鲁甸6.5级地震灾区滑坡分布特征研判分析

地震灾区滑坡损毁房屋造成人员伤亡,损毁道路造成交通中断,堵塞河道形成堰塞湖,这些严重威胁着灾区人民的生命财产安全,所以滑坡分布特征研判对提高灾害应急救援救助效率和开展灾害损失评估具有重要的意义。为此,基于多源多尺度遥感影像和地震烈度数据,以决策树分类为主,结合目视研判开展滑坡解译和分布特征研判。结果表明,鲁甸地震诱发滑坡604个,面积8.21 km~2。其中,中型滑坡[崩滑面积(100 m×100 m)]149个,共计7.18 km~2,小型滑坡[崩滑面积(100 m×100 m)]455个,共计1.03 km~2。地震滑坡主要分布在道路两侧、居民地附近、河流两侧等孕灾环境稳定性低和承灾体脆弱性较高地区。     

基于无人机遥感的区域黄土滑坡识别及发育特征分析

基于无人机遥感的黄土滑坡识别及机理研究正处于快速发展的时期,当前主要集中在单体或小范围的黄土滑坡识别。超前性的在土地利用规划阶段进行区域滑坡研究,是减轻滑坡灾害行之有效的方法。该文以宁夏彭阳县红河镇为研究区,构建了无人机航摄系统并制作了精度为0.13 m、面积为164 km²的正射影像;进而确定了形态、色调、水文、纹理及微地貌5个识别标志,并结合现场验证确定了180个滑坡;分析了研究区滑坡空间分布、孕灾地貌、平面形态、相对高度、滑动方向,滑坡后缘、滑坡壁及滑坡前缘、滑坡滑动面(带)和滑坡体微地貌特征。研究区黄土滑坡在空间分布上以红河为界呈现南多北少的特点,具有群发性;红河河谷两侧的黄土丘陵提供了滑坡孕灾地貌;平面形态上以半圆形和不规则形的滑坡为主;长度在30～300 m上、长宽比在0～1之间的滑坡数量相对较多;滑坡相对高度主要集中在0～90 m的区间内;滑坡滑动方向以北和西北居多;滑坡后缘多为圈椅状、滑坡壁总体上较为平直、研究区大部分老滑坡的前缘基本没有保存;滑坡滑动面(带)的含水率往往较高;滑坡体的微地貌形态常见的有滑坡洼地、滑坡鼓丘、滑坡台阶和滑坡平台等。     

泸水县滑坡孕灾环境因素敏感性研究

滑坡灾害的发生对社会经济及人民生命财产造成了重大损失,开展孕灾环境敏感性研究具有重要的意义。以滑坡灾害频发区——泸水县为研究对象,选取高程、坡度、坡向、道路、河流、岩土体类型、断裂带及土地利用8个因子,采用确定性系数概率模型分析滑坡易发敏感性,并通过敏感性指数模型分析各个因子对滑坡灾害发生的影响程度,确定有利于滑坡发生的条件,绘制了泸水县区域内滑坡敏感性分区图。结果表明:中等及以上级别的敏感区域内发生的滑坡灾害数量占总数的92.36%,滑坡灾害与孕灾环境敏感性分析具有较好的吻合性;分析结果对泸水县滑坡防治有一定的借鉴作用。     

自然灾害损失分类及评估研究评述

灾害损失的科学、系统评估是恢复重建规划编制的前提基础。灾害损失分类呈现损失分类精细化方向发展,且灾后损失评估逐渐向灾后需求评估方向发展,但是灾害损失评估仍是需求评估的基础。灾害的社会和环境影响虽然很难用经济价值进行量化,但是其对社会经济产生的负面、广泛和深远影响使管理者不得不重视这种灾害后果的评估,以满足灾害管理的需要。同时,从经济学视角基于灾害损失发生过程的灾害损失分类更切合灾后需求评估和灾害过程管理的需要。针对我国灾害损失统计制度,进一步细化完善灾害损失统计指标体系,开展相关损失与影响评估方法和标准的研究,对于灾害管理的科学化具有重要意义。     

辽宁省滑坡危险区的模式识别

基于CORA-3算法对辽宁省的滑坡危险区域进行模式识别。将地形地貌、地层岩性、断裂构造、河流水系和年平均降雨量作为滑坡影响因子,在综合分析各因子影响的基础上,结合历史滑坡灾害的分布,利用CORA-3算法识别辽宁省内可能发生滑坡的危险区域。结果证明,识别出的区域与历史资料相吻合,更重要的是,识别出了一些尚未发生过滑坡的潜在危险区域。该识别方法可为滑坡灾害预警系统的建立提供理论依据。     

基于遥感与GIS的滑坡灾害风险区域评估方法——以江西省广昌县为例

滑坡是我国南方丘陵地带常见的地质灾害之一,了解和分析滑坡的孕灾环境和致灾因子对灾害的预警以及灾后救助具有重要的意义。结合对ALOS遥感影像的分析,采用多因子聚合方法,并运用地理信息系统空间分析方法,建立了基于遥感的滑坡风险评估模型。以江西省广昌县为例,运用该模型提取出滑坡风险区域并将其划分等级,评价结果与野外调查情况基本相符。     

落石灾害危险性概率评价方法

落石灾害危险性应从灾害发生可能性与灾害致灾严重性进行评价,并以落石致灾概率表征致灾可能性,以人员损失和经济损失表征致灾严重性;以落石崩落、落石运动至威胁区域的可能性研究成果为基础,通过分析致灾过程,将落石致灾概率分为危岩崩落概率、落石到达威胁区域概率、落石击中承灾体概率三部分,分别进行概率评价,并提出了量化算法;借鉴大坝、滑坡相关研究结果,结合落石灾害自身的特点,分析了承灾体的易损性,设定落石灾害可接受风险水平,提出了落石灾害经济及生命可接受风险建议值;应用本概率评价方法于重庆万州菜地沟危岩段,能够量化判定落石致灾危险程度,在工程应用中可有效评估落石灾害,并为后期危岩防治提供了决策基础。     

IKONOS数据在翠华山滑坡研究中的应用

利用IKONOS数据对翠华山地区崩滑性滑坡进行了研究.基于IKONOS立体像对提取DEM,利用 DEM及控制点GCP正射全色数据与多光谱数据,将多光谱数据进行自然彩色变换,采用乘法变换与全色数据进行融合,将遥感数据与DEM数据叠加生成三维遥感影像图,进行滑坡体及承灾体解译,结合野外调查,为滑坡研究提供直接的依据.研究结果表明,利用IKONOS数据进行滑坡研究具有无比的优势.     

单体滑坡灾害风险预测

以重庆市万州区农机技校滑坡为例,讨论了单体滑坡灾害的风险预测方法。提出采用Monte-Carlo方法预测滑坡发生的概率,利用能量守恒原理和谢德格尔公式推算滑程;结合滑坡裂缝的展布方位,预测出滑坡灾害发生后的影响范围;根据承灾体自身特点和相对于滑坡所处的位置,确定出滑坡灾害影响范围内承灾体的易损性;利用GIS对空间数据的图形叠加功能,将滑坡危险性和灾害易损性叠加,并在考虑库区水位动态变化的基础上,动态预测滑坡灾害导致的经济损失,定量预测滑坡灾害风险大小。结果表明,该滑坡在坝前145m水位和50年一遇暴雨工况下可能的经济损失值最大为10260万元;而在滑坡危险性最大的工况下,滑坡灾害风险不一定最大。所得结果可为滑坡灾害防治工程或土地规划立项提供依据,使政府决策部门在防灾减灾工作中更有针对性。     

基于心理承压的灾害可承受风险评估

评估灾区人群的灾害可承受风险时,可以先从灾区患病人群挖掘、心理风险源因素识别两方面进行分析,通过基于信息熵的灾后患有心理疾病人群挖掘算法,挖掘灾区患有心理疾病人群,减少评估范围;面向挖掘出的心理疾病患者采用改进ISR压力模型,判断心理风险源因素,提高评估结果准确性;最后通过建立的灾害可承受风险评价指标体系,构建基于心理承压的灾害可承受风险评估模型,评估灾区中患有心理疾病人群的灾害风险承受能力。为验证基于心理承压的灾害可承受风险评估模型有效性和性能优势,进行实验验证。结果表明,该模型可有效评估灾区人群基于心理承压的灾害可承受风险,评估复杂度低于5%。     

1990—2019年全球主要自然灾害大小灾损失及趋势对比

基于EM-DAT全球1990—2019年5种主要自然灾害损失数据,对因灾死亡人数与直接经济损失进行标准化处理后划分大小灾,分析全球及典型国家大小灾相对重要性及损失变化趋势。结果表明：1990—2019年全球洪水损失以小灾为主,且小灾发生率与损失率均上升;滑坡造成的死亡人数以小灾为主且小灾发生率显著上升;风暴造成的经济损失以小灾为主;地震与极端气温造成的损失均以大灾为主且无明显变化趋势。而典型国家洪水造成的经济损失、滑坡造成的死亡人口则以大灾主导。典型国家总损失趋势通过显著性检验的大部分为下降趋势,小灾损失大部分为上升趋势,洪水和风暴灾害损失趋势显著的国家数量较多。就灾种而言,地震与极端气温灾害应重点关注大灾,风暴灾害和滑坡灾害应重点关注小灾带来的影响,尤其要关注洪水小灾带来的损失及其变化趋势,加强对于小灾累计影响的评估与防范。