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《国际地震动态》2016,(3)
激光雷达技术(light detection and ranging,LiDAR)是近年来在摄影测量与遥感领域发展起来的新型技术,在地震灾后评估工作中的应用仍处于探索及起步阶段,但已经展现出巨大的应用潜力。本文从震害评估的需求出发,基于地面LiDAR技术,深入研究了地震灾区建筑物点云数据采集及处理的方法,在此基础上进行震害信息提取及联合分析。主要研究内容总结如下:(1)传统方法的适应性改进与提高。研究了利用地面LiDAR设备开展测量工作的框架和关键方法,针对震害建筑物点云形状不规则、数据冗余度较高及噪声较多的特点,本文通过改进传统点云数据处理算法的关键参数,给出了合理的兼顾数据处理效率及效果的算法阈值,通过实验检验算法组合的有效性,实现了震害建筑物点云数据的高效处理。(2)首次提出实验性点云震害定量分析模型。提出了基于地面LiDAR的建筑物形状分析模型(terrestrial laser scanning-based building shape analysis model,TLS-BSAM),用于完成建筑物震害程度识别和分析。该模型融合了边缘提取、形状聚类及判别分析方法,有效解决了建筑物等高多边形序列提取、形状离散参数提取、不规则建筑物区块分割和震害分析等问题。模型给出了建筑物等高多边形序列最优采样间隔0.5~1m,最大限度保存建筑物震害特征以实现基于离散点云的形状分析。提出了等高多边形的长宽比r、倾斜方向θ、矩形度R、紧致度C和中心点位置x,y等特征参数,并通过K-means聚类方法,实现不规则建筑物区块准确分割,通过对各参数进行加权平均提取形状离散参数,可有效表达建筑物单体破坏状况的特征。其中倾斜方向、矩形度、紧致度和中心点能较好地反映建筑物的破坏情况,该模型通过建立判别函数对现有建筑物样本震害程度识别效果较理想。(3)拓展点云应用,提高精度。利用面向对象方法,将点云高程、回波次数及回波强度信息等作为特征参数,丰富了传统建筑物特征描述因子,并结合点云的光谱特征构建了建筑物信息提取规则集,阐述了基于点云数据的面向对象方法提取建筑物的关键流程,实现了高精度的建筑物信息提取,与实地调查结果相比,提取精度可达90%以上。(4)建立理论基础,提供新思路与方法。基于LiDAR数据与SAR图像,通过距离-多普勒模型(R-D)及射线追踪法的SAR图像模拟方法,选择典型震害建筑物开展SAR后向散射及三维几何剖面联合分析,阐述了各类震害的表达形式,为震害遥感的定量分析和自动判读建立了良好的理论基础,实现震害建筑物特征的高可信分析及解译,为震后SAR图像解译和建筑物震害分析提供了一种新思路与方法。 相似文献
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利用机载激光雷达扫描（Light Detection and Ranging,LiDAR）技术所得点云进行震后倒塌建筑物提取时,树木与倒塌建筑物的点云特征十分相似,较难区分。为了快速准确获取震后房屋建筑物的受损情况,本文提出使用回波次数比特征指标,结合前人所提出的点云回波强度、归一化强度、最邻近点高差、法向量夹角、X向坡角和Y向坡角等特征的均值和标准差,利用K-最近邻分类法实现单体地物区分的方法。对2010年海地7.0地震震后机载LiDAR数据进行了地面点去除,分别选取了未倒塌建筑物、倒塌建筑物和树木各50个训练样本和各20个测试样本,计算了各因子的分布及其均值和标准差,在分析的基础上最终选取了可分性较强的8个分类特征,利用K-最近邻分类法对测试样本进行了分类,结果显示分类正确率可达85%以上。研究表明选取多个有效的LiDAR点云分类特征可以较好地区分震后未倒塌建筑物、倒塌建筑物和树木,提高震后建筑物震害程度判定的准确性,为应急救援及时提供较为准确的灾情信息支持。 相似文献
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为提高震害信息获取时效性,对基于我国国产高分遥感影像的建筑物震害信息提取方法进行深入研究,本文以2017年5月11日新疆塔县MS5.5地震为例,利用该地震前后极灾区高分遥感影像,利用结合纹理和形态学特征的方法进行了建筑物震害信息提取,通过变化检测分析获取了极灾区建筑物震害信息,并与基于像元级和基于目标级的信息提取结果进行对比,采用震后无人机影像目视解译结果对本文结果进行了精度验证。结果表明:通过缩减研究区范围可大力提高数据提取精度和速度;运用灰度共生矩阵、二值化、数学形态学等方法对影像进行迭代运算,能较好地提取高分遥感影像中的建筑物信息;通过对地震前后建筑物提取结果进行变化检测分析,能够有效地提取完全倒塌的建筑物,信息提取总体精度为90.45%,比基于像元级和基于目标级信息提取结果的精度分别提高了5.78%和5.23%,可为震后快速确定人员压埋点、部署救援力量提供决策依据,提高地震应急救援的时效性。 相似文献
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2015年4月25日在尼泊尔廓尔喀县发生的8.1级地震及后续强烈余震,造成尼泊尔北部严重的人员伤亡和财产损失,灾区建筑物倒塌损失严重。本文利用现场震害调查资料和高分卫星遥感影像,开展建筑物震害遥感解译,得到各个遥感解译点的遥感震害指数,结合现场调查点评估的烈度拟合了遥感震害指数-实际震害指数转换关系,再根据遥感震害指数估计了全部解译点的震害指数及地震烈度。估计的烈度与现场调查结果对比显示出较好的一致性,研究结果为该地区今后发生地震提供了可借鉴的遥感评估震害指数转换模型。 相似文献
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面向对象遥感分类方法在汶川地震震害提取中的应用 总被引：7，自引：0，他引：7
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. 相似文献
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机载LiDAR技术为描绘活动构造相关构造地貌和最新的地表形变提供更精确的基础数据。如何将LiDAR新技术、新数据应用于活动构造填图和活动断层地震危险性评价等方面,是今后活动构造研究领域的一个重要的发展方向。文中以新疆天山北麓的独山子背斜-逆冲断裂带为试验区,开展了基于LiDAR数据的活动构造填图实验研究。首先,采用机载LiDAR技术进行数据采集,获得点云密度为6.6个/m2、平均点间距为0.39m的LiDAR原始数据;其次,利用试验区内12个测量精度可达mm级的GPS静态测量点评估LiDAR的相对垂直精度为0.12m、均方差值为0.078m;最后,对密度为6.4个/m2的地面点云数据进行DEM最佳分辨率评估,利用反距离权重算法获得0.5m分辨率的数据高程模型(DEM)。该分辨率的DEM数据足以完成独山子背斜-逆冲断裂带的精细构造地貌特征的确定以及高精度的空间解译。文中仅使用DEM可视化工具从不同虚拟的视角、不同色度或其他处理方式来识别微构造地貌、划分地貌面和确定断层位置等,宏观上获得与前人通过航片解译和野外调查一致的断裂分布特征,微观上较前者具有更高的精细程度。此外,数据采集、数据质量检验、数据处理及数据应用等技术和方法适用于其他能够获得LiDAR地形数据的活动断裂研究工作。 相似文献
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地面三维激光扫描仪（Terrestrial Laser Scanning,TLS）作为新兴的一门技术,逐渐被应用到测量等各个领域,是获取地物目标LiDAR(Light Detection and Ranging)高精度数据的主要途径。TLS能够探测到建（构）筑物更多细节方面的信息,主要包括建筑物结构的变形和损伤（包括建筑物墙体的剪切开裂、墙面脱落及承重构件的损伤）,同时可以获得诸如墙体倾斜、裂缝空间分布、体积和位置变化计算等更多的测量数据。TLS高精度数据的获取为提取变形较小、肉眼无法识别的破坏特征提供了技术帮助。本研究回顾总结了TLS在建筑物变形监测、三维建模、数据分析方法和建筑物震害损失分析方面的研究。在文献回顾和深入讨论后,提出了TLS在建筑物震害分析中未来的研究方向。 相似文献
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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MW7.6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. 相似文献
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建筑物震害程度的判定是进行地震灾害损失评估的基础, 震害指数是建筑物震害程度的定量表示方式, 是房屋抗震性能的直观表现。 震害指数的研究对于震害预测和地震灾害损失评估都有重要的意义。 文中收集、 分析并处理了2001—2004年中国地震灾害损失现场调查与评估的详细资料, 以调查点为单位计算了各种结构类型房屋的平均震害指数, 建立了中国西部地区不同结构类型房屋的平均震害指数向未经加固的砖混和砖木结构房屋的平均震害指数转换的数学关系, 其结果对地震灾害及其损失的快速评估与现场评估具有一定的参考作用。 相似文献
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基于ArcGIS和3DS Max的砖平房震害三维可视化方法研究 总被引：1，自引：0，他引：1
震害预测系统可为防震减灾提供良好的技术支持,并随着GIS技术和震害预测理论的不断完善日趋成熟。但传统的震害预测软件的结果大都以表格、曲线、直方图等二维形式进行显示,很难直观地反映建筑物震害的实体特征。因此,文中针对如何使用主流的3D建模软件建立房屋震害模型进行了研究,有效地将房屋纹理与震害信息进行合成,并结合主流的GIS软件——ArcGIS9.0,以砖平房震害为例实现了房屋震害的三维可视化,进一步促进了三维可视化技术在防震减灾方面的应用,为房屋震害可视化提供了一条新的思路,也为基于GIS的3D震害预测软件的建立提供了一条新的思路,具有一定的现实意义 相似文献
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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MS7.0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。 相似文献
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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. 相似文献
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传统二维震害图像方法对震后区域进行研究时,由于其拍摄角度具有局限性,震后区域图像的视觉效果不理想。提出基于三维激光扫描技术的震后区域三维虚拟重建方法,采用三维激光扫描仪测量震后区域,获取该区域的点云数据,采用Cyclone软件合并点云数据后,得到震后区域拼接后的整体点云图,将该图点云数据进行去体外孤点、去噪声点以及点云取样等处理后实施封装,在封装的点云数据上采用Sketch模型实施贴图操作,实现视觉传达效果理想的震后区域三维图形的虚拟重建。实验证明,所提方法对震后区域的三维图像虚拟重建结果精度高、视觉效果好。 相似文献
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城市群体建筑物震害模拟方法研究 总被引：2，自引：0，他引：2
本文针对目前进行城市群体建筑物震害预测时,在数据收集和计算工作中遇到的实际困难,提出了一种简化的震害计算方法——单元破坏度指数法。同时将该计算模型嵌入到ArcView 9.0的GIS平台中,并以Oracle数据库为支撑,结合青岛市的实际数据,对城市群体建筑物的震害进行了模拟。结果表明,单元破坏度指数法不仅大大简化了数据收集和处理的工作量,而且计算结果的精度同样能满足工程应用的要求,与GIS相结合可以客观快速地模拟出城市群体建筑物的震害程度及其空间分布。 相似文献
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汶川8.0级地震震害遥感定量化初步研究以都江堰城区破坏为例 总被引：8，自引：1，他引：7
随着遥感技术的飞速发展, 遥感在地震应急救援、 灾害调查和损失评估中的作用越来越显著。 然而由于缺乏系统的遥感震害定量研究, 使得遥感的实用性常常受到质疑。 文中叙述了遥感震害定量研究的基本思路, 提出了遥感震害指数的概念与定量分析的基本模型, 并以2008年汶川8.0级地震造成的都江堰城区震害为例, 依据建筑物震害遥感解译结果和地面震害调查结果, 进行了都江堰城区部分街区的建筑物遥感震害指数和地面调查震害指数的统计分析, 并建立了两者之间的统计关系。 初步研究结果表明, 依据高分辨率航空遥感影像和卫星雷达图像建立的建筑物遥感震害指数与地面调查震害指数及房屋倒塌率存在显著的对应性。 因此, 通过遥感震害定量化研究, 将为地震震害调查、 损失评估提供有力的方法和工具。 相似文献
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Lidar能够实时快速的获取高精度的三维地面信息;Lidar产品能方便的与多种实用程序软件接口直接连接,如CAD、三维动画软件等等。这些优势使得Lidar得到了越来越广泛的应用。机载激光雷达(Light Detection And Ranging,简称LiDAR)量测技术是应用机载激光雷达系统进行三维空间测量,得到密集的地面物体的三维坐标点云数据,再通过相关软件处理后,获得DEM、等高线图、正射影像图及三维建筑物模型。由于Li DAR系统本身包含激光、全球定位系统(GPS)和惯性导航系统(INS)三种技术,并与数字航摄仪相结合,而且激光脉冲不受阴影和太阳角度影响,其高程数据精度不受航高限制,因此经过专用软件处理,可在空中完成地面高程模型DEM及数字正射影像图DOM的大规模生产,大大提高航测成图的作业生产效率,减少生产环节,缩短生产周期,提高成图精度。由于比常规摄影测量更具优越性,近些年得到了迅速发展。 相似文献