面向?qū)ο髨D像處理方法在遙感震害提取中的應(yīng)用研究

面向?qū)ο髨D像處理方法在遙感震害提取中的應(yīng)用研究破壞性地震發(fā)生以后,迫切需要對災(zāi)害進(jìn)行準(zhǔn)確、快速的評估,為應(yīng)急指揮、救援決策提供依據(jù)。隨著遙感技術(shù)的不斷成熟,其數(shù)據(jù)獲取快速、穩(wěn)定、不受地面條件制約的特點,使遙感成為震害評估的主要手段之一。遙感震害評估中最關(guān)鍵的步驟是遙感震害的自動識別與提取,它的精度直接影響整個評估的結(jié)果。所以,如何提高遙感震害自動識別的精度,是遙感技術(shù)在地震應(yīng)急工作中應(yīng)用研究的關(guān)鍵。近年來,高分辨率遙感影像獲取技術(shù)迅速發(fā)展,在基于高分辨率圖像的新一輪遙感信息挖掘研究中,傳統(tǒng)的基于像元的分類技術(shù)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需求,尋找一種能夠在光譜信息不高、紋理信息豐富的,復(fù)雜的高分辨率遙感影像中充分挖掘有用信息的新技術(shù),成為緊迫的需要。面向?qū)ο蟮倪b感圖像處理方法,把信息提取的基礎(chǔ)由像元換成承納更多信息的同質(zhì)像元集合,即影像對象,運用獨特的多尺度分割方法,實現(xiàn)圖像信息多維的分離。面向?qū)ο蟮膱D像處理中,除采用光譜信息分析,還加入紋理、形狀和相互關(guān)系特征的綜合分析,并結(jié)合模糊邏輯分類方法,交替分類與分割過程,最大程度模擬人類目視解譯遙感影像的思維模式,完成目標(biāo)信息的有效提取。面向?qū)ο髨D像處理方法在許多領(lǐng)域得到了成功的應(yīng)用,但在遙感震害提取中的應(yīng)用尚不成熟。本文借助汶川地震震后遙感圖像,深入研究了其在震害提取中的應(yīng)用。研究首先分析處理了2008年5月12日的汶川8.0級地震災(zāi)區(qū)的多種遙感數(shù)據(jù),由目視解譯和遙感影像定性的變化檢測入手,從地質(zhì)災(zāi)害到建筑物震害,從宏觀變化到細(xì)節(jié)變化,逐一判斷分析,詳細(xì)研究災(zāi)害的特點。并結(jié)合野外實地震害考察獲得的真實災(zāi)害資料,完成全面的精度評價。在傳統(tǒng)的震害分析基礎(chǔ)上,論文進(jìn)一步從原理剖析面向?qū)ο髨D像處理方法,探討參數(shù)、特征的選擇,實現(xiàn)面向?qū)ο蟮恼鸷μ崛?。面向?qū)ο蟮膱D像處理方法分為兩個步驟:影像分割和模糊邏輯分類。影像分割是建立有層次網(wǎng)絡(luò)關(guān)系結(jié)構(gòu)的影像對象。影像分割應(yīng)用多尺度分割的方法,在影像整體與像元之間,建立起任意需求尺度下的層次。分割的尺度受到空間分辨率大小的影響;不同的波段權(quán)重、同質(zhì)性系數(shù)的選擇,也會突出特定的光譜、紋理信息,使分割對象適應(yīng)不同的需要。模糊邏輯分類是基于影像分割,將影像對象作為分類單元的分類方法。分類中應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)理論,將一般事物0與1的劃分轉(zhuǎn)變成[0,1]上的劃分。模糊邏輯在影像的不同尺度層次間建立起上下級別的語義關(guān)系,使對象之間、層次之間實現(xiàn)信息的傳遞。模糊邏輯分類建立起完整的分類流程,讓光譜信息、紋理信息、關(guān)系信息平等的互為條件與依據(jù),綜合為分類服務(wù)。震害特征復(fù)雜多變、遙感數(shù)據(jù)豐富多樣,所以,為了研究面向?qū)ο笳鸷μ崛≡诓煌孛娼ㄖ飬^(qū)域、不同分辨率遙感影像上的應(yīng)用效果,論文選取北川縣城及周邊區(qū)域、彭州市龍門山鎮(zhèn)、都江堰市市區(qū)作為研究區(qū)域,分別進(jìn)行快速震害提取、農(nóng)村建筑物震害提取和城市建筑物震害提取的研究。在北川縣城及周邊區(qū)域的震害快速提取中,運用分辨率為8米的福衛(wèi)二號多光譜衛(wèi)星影像,通過兩個分割層次和簡單的光譜特征,實現(xiàn)快速的震害范圍的提取。彭州市龍門山鎮(zhèn)農(nóng)村建筑物的震害提取中,針對中國農(nóng)村建筑物分布分散、結(jié)構(gòu)矮小的特點,運用0.5米航空影像數(shù)據(jù),進(jìn)行單尺度下光譜特征分類,實現(xiàn)建筑物震害提取。都江堰市市區(qū)城市建筑物的震害提取中,充分考慮城市建筑物結(jié)構(gòu)復(fù)雜、分布不均勻的特點,從小塊影像分類試驗著手,應(yīng)用0.5米航空影像數(shù)據(jù)進(jìn)行倒塌建筑物提取。分類過程建立起四個尺度層次,并應(yīng)用了光譜、形狀、相互關(guān)系的多種特征。做為對比,研究中還在同一影像上做了基于像元的監(jiān)督分類。綜合以上研究,本文得到的結(jié)論如下:1.面向?qū)ο蟮倪b感震害提取方法可以快速的提取震害,確定震害程度和范圍,為災(zāi)后應(yīng)急指揮、救援決策提供依據(jù)。-2.面向?qū)ο蟮慕ㄖ镞b感震害提取適用于多種分辨率遙感影像和不同