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《地震》2017,(3)
建筑物类型的研究对于震后救援和损失评估具有重要作用,目前针对SfM(Structure from Motion)方法生成的三维密集点云数据的建筑物分类研究较少。首先基于SfM原理生成密集点云,然后通过建筑物单体点云高度均值和标准差对建筑物的高度和屋顶类型进行初步分类,进一步提出了建筑物单体屋顶最高点与最低点点云中心点的水平距离因子对单坡和双坡屋顶类型进行再分类的方法。以玛曲县城为研究区,使用SfM算法对无人机影像进行处理,并利用上述多因子再分类方法进行建筑物高度和类型分类。实验结果表明,设置高度均值和标准差阈值分别为6m和0.25m时能够准确区分单层、非单层建筑物和平、坡屋顶类型建筑物;对于单坡和双坡顶建筑物,利用距离因子,设定距离阈值1.5m时可完全区分。对该地区典型建筑物的研究结果表明,通过基于点云分析的建筑物高度和类型提取方法,可为地震灾害风险分析和未来潜在地震灾害损失预测所需的建筑物信息的提取提供重要参考。 相似文献
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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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建筑物倒塌是造成地震人员伤亡的主要原因,对地震应急救援与决策具有重要的指导意义.遥感以其综合、宏观、快速、动态的特点,为地震灾害信息调查和震害快速评估提供了一种可靠的信息源.面向对象的分类方法是针对高分辨率影像的一种新的分类方法.本文在总结遥感影像建筑物震害信息提取方法进展的基础上,将建筑物分为基本完好和毁坏两个等级.选取唐山地震和汶川地震的震后航片,利用面向对象的分类方法来识别影像上基本完好的建筑物,计算评估区内的建筑物倒塌率.实验结果表明,面向对象的分类方法充分利用了图像上的光谱、形状、纹理等特征.在很大程度上克服了基于像元分类方法的局限性,并且基于对象的建筑物倒塌率计算也取得了较好的精度. 相似文献
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为解决建筑物震害信息提取自动化程度不高的问题，本文将全卷积神经网络应用于建筑物震害遥感信息提取。以玉树地震后获取的玉树县城区0.2m分辨率航空影像作为建筑物震害信息提取试验数据源，将试验区地物划分为倒塌建筑物、未倒塌建筑物和背景3类。对427个500×500像素的子影像进行人工分类与标注，选取393个组成训练样本集，34个用于验证。利用训练样本集对全卷积神经网络进行训练，采用训练后的网络对验证样本进行建筑物震害信息提取及精度评价。研究结果表明:建筑物震害遥感信息提取总体分类精度为82.3%，全卷积神经网络方法能提高信息提取自动化程度，具有较好的建筑物震害信息提取能力。 相似文献
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强烈地震会导致建筑物倒塌进而造成室内人员压埋，因此，把特定区域和建筑群的压埋率作为震后救援的决策指标尤为重要。但地震建筑物倒塌受多个影响因素共同作用，造成了压埋率模型的后验倒塌率评估的不确定性问题。针对这个问题采用直觉模糊层次分析法，选取了震级、震源深度、震中距、抗震设防烈度、地基和基础、建筑物结构类型和结构现状等七大影响因素进行加权分析。运用LINGO软件建模解算出了各影响因素权重，通过极大似然法估算了各影响因素对建筑物倒塌率的影响值，进而评估出了建筑物预估倒塌率，并结合先验在室率模型及其区划，建立了基于直觉模糊层次分析法的地震压埋率模型。最后以汶川灾区学校为例，进行了压埋率评估，并对其进行了误差分析。研究表明:抗震设防烈度、建筑物结构类型和结构现状是影响建筑物倒塌的主要因素；在实际评估中模型精度达到±0.15，能为震后快速应急救援提供决策辅助。 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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传统的利用震后单幅合成孔径雷达(SAR)影像对建筑物的震害特征分析大多基于街区范围, 很少基于其成像几何结构． 本文基于高分辨率SAR影像上的建筑物成像几何结构, 分析了建筑物单体的震害特点, 建立了利用距离向线性灰度累加的方法提取规则未倒塌建筑物的叠掩区和阴影区及倒塌建筑物的倒塌区, 并在此基础上进行各几何特征区域的纹理特征, 如同质度、 不相似度和熵的计算及其组合特征分析, 由此建立了基于SAR影像建筑物成像几何结构的震害分析方法． 采用该方法对2010年玉树MS7.1地震震后玉树县城区的高分辨率SAR影像进行分析, 结果表明: 叠掩、 阴影和二次散射亮线是进行建筑物震害解译的有效几何结构特征, 其中叠掩区和阴影区的影像纹理特征具有较好的震害识别能力; 与传统的简单特征统计方法相比, 考虑建筑物SAR影像成像几何结构的特征统计法, 可以显著提高建筑物的震害识别能力. 相似文献
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Fast and reliable identification of collapsed buildings is essential in case of earthquake disasters in urban areas. Airborne laserscanning offers the possibility to fulfil this task. Based on height measurements, geometrical surface models of buildings can be generated with this technology. Comparing the undamaged pre-event models with those recorded after an earthquake, the location of collapsed buildings and the dimension and characteristic of their damage can be obtained. The knowledge about typical damage types of collapsed buildings is necessary to interpret the changes found between the pre- and post-event building models. As existing building damage classifications don’t meet the requirements of this novel technique, observations and reports of building collapses were analysed. This leads to a new classification system of collapsed buildings and the definition of the so-called “damage catalogue”.The damage catalogue is a composition of different damage types of entire buildings typically occurring after earthquakes and it contains the observed dimensions of the geometrical features such as volume reduction or inclination change for each damage type. Besides the detectability of these geometrical features in airborne laserscanning data, the differentiation of the damage types takes effects on casualty numbers and on different search and rescue needs into account. The damage catalogue was developed by evaluating the associated database, which contains the characterisation of real damaged buildings by the defined geometrical features.The paper includes the conception of the damage catalogue and of the associated database, their use for the described reconnaissance technique and their further application possibilities. 相似文献
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Introduction As we well know, the hazard of earthquake is very wide especially in cities. The conventionalmethods to investigate the damage are difficult to meet the requirements in applications. In recentyears, with the rapid development of remote sensing, especially the successful launch and applica-tion of high-resolution commercial remote sensing satellite, it has become possible to recognize andextract damage information by using remote sensing. The researchers at home and abroad hav… 相似文献
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近断层地震动对地表结构物造成严重的破坏，它具有明显的方向性和脉冲型特征. 在速度时程中含有大幅值、长周期的脉冲波，对结构响应影响很大. 为简化计算和分析的需要，在既有的等效速度脉冲模型的基础上，建议了较为合理等效速度脉冲模型. 在充分收集脉冲型近断层地震记录的基础上，对等效速度脉冲模型的脉冲周期、脉冲强度及卓越脉冲数等参数进行了研究，并与以往研究者的结果进行比较，以利于近断层区结构的抗震设计. 相似文献
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LIU Jun SHUAI Xianghu HONG Zhonghu TAN Ming ZHAO Shuo YAO Yuan ZHANG Meng LI Shijie 《中国地震研究》2020,34(2):296-306
In this paper, the tilt photography data acquisition and three-dimensional modeling of the Tashkurgan MS5.5 earthquake in Xinjiang are conducted using the tilt photography system of the Rotor UAV. The three-dimensional model is used to interpret the earthquake damage on buildings in the mega-earthquake area in order to acquire different-level house damage in the Kuzirun village disaster area. In addition, the characteristics of seismic damage on typical buildings are analyzed. The results show that the main collapsed houses in the mega-earthquake area are sand-stone buildings, of which about 39% are sand-stone buildings. Several brick-wood buildings and brick-concrete buildings are seriously damaged, while the buildings with frame structures are mainly slightly damaged, and the houses near the macro-epicenter of the earthquake are all in good conditions. Three-dimensional tilt photography technology can vividly display the scene of earthquake disaster, and can provide significant demonstration in building damage degree together with detailed analysis of disaster situation. 相似文献
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震后危险建筑倾斜度的移动测量过程较为复杂,常规测量方法会存在对称偏差。为了提高震后危险建筑倾斜度测量的准确性,设计三维测量光流恢复算法结合BIM的震后建筑倾斜度测量方法。采用BIM技术采集并整合全部建筑倾斜度信息,构建危险建筑信息模型;采用三维测量光流恢复算法获取所构建建筑信息模型内多个目标特征点,设计震后危险建筑倾斜度的三维测量模型。仿真实验说明,所提方法测量震后危险建筑三维坐标值误差率均小于0.4%,平均评估时间仅为2.5 s,说明该方法可提高建筑倾斜度评估效果。 相似文献
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采用多尺度分割和深度学习相结合的方法对震后倾斜摄影三维影像建筑物震害信息进行提取,获取建筑物的屋顶和墙体多种破坏信息。以2017年九寨沟MS7.0地震后倾斜摄影三维影像为例,依据三维影像建筑物顶面和墙体等进行样本的多尺度分割,样本分为完好建筑物面、破坏建筑物面、其它地物和背景等三类,选取211个100×100像素的样本集对卷积神经网络模型进行训练,采用训练后的模型提取灾区千古情风景区和漳扎镇小学的建筑物震害信息,并将提取结果与目视解译结果进行精度对比,结果显示:破坏建筑物面提取精度分别为65.5%和71.1%,总体分类精度分别为82.1%和84.1%,卡帕（Kappa）系数分别为68.7%和64.9%,表明该方法在倾斜摄影三维影像建筑物震害提取方面具有一定的优势。 相似文献