基于SAR影像的震害信息提取課件

1、基于SAR影像的震害信息提取目 錄第一章 緒論第二章 INSAR技術(shù)的處理流程第三章 主要研究?jī)?nèi)容第四章 震害信息提取方法分析第一章 緒論2022/10/1SAR影像在震害應(yīng)用中的必要性和可行性地震特點(diǎn)強(qiáng)地震造成大量的房屋被毀，而且常常引發(fā)山體滑坡、泥石流和堰塞湖等地質(zhì)災(zāi)害，造成地面交通嚴(yán)重受阻、通訊中斷。建筑物破壞程度是衡量地震災(zāi)害的首要因素。建筑物的變化主要反映為高度上的變化，因此對(duì)高程變化進(jìn)行分析的方法可以取得很好的效果。SAR特點(diǎn)遙感具有方便、快速、宏觀(guān)、動(dòng)態(tài)、不受地面條件限制等特點(diǎn)，能在地震應(yīng)急和搶險(xiǎn)救災(zāi)工作中發(fā)揮重要的作用。星載合成孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量技術(shù)應(yīng)用于地表形變監(jiān)測(cè)可達(dá)CM級(jí)甚

2、至MM級(jí)精度，對(duì)地震形變、山體滑坡等微小地表形變監(jiān)測(cè)研究領(lǐng)域。2022/10/1相對(duì)于光學(xué)影像SAR影像的特點(diǎn)1. 全天候，不受云霧雪的影響，雨的影響有限2. 全天時(shí)，主動(dòng)遙感系統(tǒng)3. 對(duì)地表有一定的穿透能力，與土壤含水量有關(guān)，依賴(lài)于波長(zhǎng)4. 對(duì)植被有一定的穿透能力，依賴(lài)于波長(zhǎng)和入射角5. 高分辨率，分辨率與距離無(wú)關(guān)6. 獨(dú)特的輻射和幾何特性7. 干涉測(cè)量能力8. 多極化觀(guān)測(cè)能力2022/10/12022/10/1 地理編碼圖高程圖相位解纏圖去平地效應(yīng)前 SLC Data2 SLC Data1影像配準(zhǔn)基線(xiàn)估算去平地效應(yīng)噪聲濾除相位解纏高程計(jì)算地理編碼干涉圖生成去平地效應(yīng) 相干系數(shù)數(shù)據(jù)流程INS

3、AR技術(shù)的處理流程1. 選擇數(shù)據(jù)，根據(jù)處理的目的，選擇合適的數(shù)據(jù)。主要依據(jù)是空間基線(xiàn)、時(shí)間基線(xiàn)2. 圖像配準(zhǔn)，配準(zhǔn)后控制點(diǎn)殘差的方均根誤差為0.10.2像元且有效控制點(diǎn)一般至少在20以上，基本均勻分布在圖像中。圖像控制點(diǎn)一般是自動(dòng)布設(shè)（通過(guò)基線(xiàn)預(yù)測(cè)或者交互式確定一個(gè)初始偏差），通過(guò)小圖像片自動(dòng)相關(guān)精確確定到亞像元水平（通過(guò)過(guò)采樣或者插值實(shí)現(xiàn)）。圖像相關(guān)一般通過(guò)FFT實(shí)現(xiàn)。3. 重采樣。將副圖像（Slave，或者Secondary）重采樣到主圖像（Master，或者Primary）的坐標(biāo)系中。重采樣時(shí)必須采用能夠位相保全的重采樣核2022/10/1INSAR技術(shù)的處理流程7. 位相解纏（Phas

4、e Unwrapping），前面所說(shuō)的位相一般蘊(yùn)涵在復(fù)數(shù)的實(shí)部虛部表達(dá)中，在計(jì)算中是通過(guò)取輻角得到，存在著2周期的模糊問(wèn)題，去除這種周期模糊就叫位相解纏。這是目前InSAR處理中最困難的步驟，目前還沒(méi)有一個(gè)理想的算法能夠保證對(duì)各種情況都得出正確的結(jié)果。8. 位相高程轉(zhuǎn)換，解纏后的位相需要變換為高程，由于解纏相當(dāng)于積分，存在一個(gè)不確定的常數(shù)，需要利用衛(wèi)星姿態(tài)數(shù)據(jù)或者控制點(diǎn)標(biāo)定高程。9. 地理編碼（Geocode），前面得到的高程是在SAR的斜距投影坐標(biāo)系中，需要糾正到正射的地理坐標(biāo)系中，同時(shí)在斜距DEM的支持下改正各種投影幾何差。2022/10/1地震應(yīng)用對(duì) SAR衛(wèi)星的功能要求 由于 SAR衛(wèi)

5、星主要反映地表 圖像信息，因而地震應(yīng)用對(duì) SAR衛(wèi)星的功能要求主要有： 可生成較高分辨率的圖像 圖像分辨率具有多個(gè)選擇 可形成數(shù)字地形圖(DEM) 可監(jiān)測(cè)地形形變 具有快速重訪(fǎng)能力 ，災(zāi)害發(fā)生后1天內(nèi)獲得地震災(zāi)區(qū)圖像信息2022/10/1地震應(yīng)用對(duì) SAR衛(wèi)星的性能要求 對(duì) SAR衛(wèi)星的技術(shù)性能指標(biāo)要求 ，一般而言， 主要包括分辨率 、幅寬 、工作頻率、極化方式 、衛(wèi)星重訪(fǎng)周期等，由于地震特殊應(yīng)用 ，還將包括地面高程測(cè)量精度、地形形變測(cè)量精度等。從衛(wèi)星使用角度 ，并從國(guó)內(nèi)外的衛(wèi)星研制能力和衛(wèi)星數(shù)據(jù)處理水平的綜合情況看 ，以下幾個(gè)性能指標(biāo)最具代表性 ，同時(shí)對(duì)衛(wèi)星總體設(shè)計(jì)最為關(guān)鍵 ，即 ： 最高分

6、辨率 12m高程測(cè)量精度 525m(絕對(duì) )，3m(相對(duì))地形形變測(cè)量精度約厘米級(jí) 最快重訪(fǎng)能力24h內(nèi) 5)地形形變監(jiān)測(cè)重訪(fǎng)周期最好 小于 1Od，用于短臨預(yù)報(bào)6)極化方式，單極化條件下傾 向于垂直線(xiàn)極化 (VV )2022/10/1需要掌握的知識(shí)SAR影像的基本特征INSAR技術(shù)的基本原理及其數(shù)據(jù)處理流程地質(zhì)災(zāi)害的基礎(chǔ)知識(shí)地震前后各類(lèi)地物的影像特征遙感影像多尺度分割（面向?qū)ο蠓诸?lèi)提取信息）影像處理變化檢測(cè)技術(shù)數(shù)據(jù)融合技術(shù)地質(zhì)災(zāi)害遙感影像識(shí)別2022/10/1第四章 震害信息提取方法分析2022/10/1建筑物損毀檢測(cè)基于SAR影像進(jìn)行干涉測(cè)量，對(duì)其形變量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分類(lèi)，提取出形變劇烈部分對(duì)干

7、涉測(cè)量處理后的影像與光學(xué)影像結(jié)合，對(duì)震害建筑屋損毀劇烈程度進(jìn)行等級(jí)劃分再結(jié)合其他非遙感數(shù)據(jù)對(duì)所提取的震害信息進(jìn)行校正，以提高提取結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性2022/10/1生命線(xiàn)提取在光學(xué)影像上提取出道路、橋梁等交通路線(xiàn)信息對(duì)所提取的信息進(jìn)行INSAR技術(shù)處理，計(jì)算出形變量，再結(jié)合光學(xué)影像對(duì)生命線(xiàn)的安全情況進(jìn)行分析在所提取所有的道路橋梁信息中，找出安全可行的生命線(xiàn)2022/10/1滑坡/泥石流提取滑坡/泥石流在光學(xué)影像上與旁邊的地物有不同的影像特征（光譜、形狀、紋理）結(jié)合滑坡/泥石流的影像特征、周?chē)h(huán)境、組成要素在中高分辨率的遙感影像上進(jìn)行識(shí)別和提取影像特征主要包括光譜影像特征（多尺度分割技術(shù)）、形狀影像特征以及紋理影像特征2022/10/1堰塞湖提取地震后水體的變化能反應(yīng)堰塞湖是否形成，水體反射主要在藍(lán)綠波段，其他波段吸收都很