基于sar影像的震害信息提取

基于SAR影像的震害信息提取,目 录,第一章 绪论,第二章 INSAR技术的处理流程,第三章 主要研究内容,第四章 震害信息提取方法分析,第一章 绪论,2018/2/12,SAR影像在震害应用中的必要性和可行性,地震特点,强地震造成大量的房屋被毁，而且常常引发山体滑坡、泥石流和堰塞湖等地质灾害，造成地面交通严重受阻、通讯中断。建筑物破坏程度是衡量地震灾害的首要因素。建筑物的变化主要反映为高度上的变化，因此对高程变化进行分析的方法可以取得很好的效果。,SAR特点,遥感具有方便、快速、宏观、动态、不受地面条件限制等特点，能在地震应急和抢险救灾工作中发挥重要的作用。星载合成孔径雷达干涉测量技术应用于地表形变监测可达CM级甚至MM级精度，对地震形变、山体滑坡等微小地表形变监测研究领域。,2018/2/12,相对于光学影像SAR影像的特点,1. 全天候，不受云雾雪的影响，雨的影响有限2. 全天时，主动遥感系统3. 对地表有一定的穿透能力，与土壤含水量有关，依赖于波长4. 对植被有一定的穿透能力，依赖于波长和入射角5. 高分辨率，分辨率与距离无关6. 独特的辐射和几何特性7. 干涉测量能力8. 多极化观测能力,2018/2/12,第二章 INSAR技术的处理流程,2018/2/12,2018/2/12,数据流程,INSAR技术的处理流程,1. 选择数据，根据处理的目的，选择合适的数据。主要依据是空间基线、时间基线2. 图像配准，配准后控制点残差的方均根误差为0.10.2像元且有效控制点一般至少在20以上，基本均匀分布在图像中。图像控制点一般是自动布设（通过基线预测或者交互式确定一个初始偏差），通过小图像片自动相关精确确定到亚像元水平（通过过采样或者插值实现）。图像相关一般通过FFT实现。3. 重采样。将副图像（Slave，或者Secondary）重采样到主图像（Master，或者Primary）的坐标系中。重采样时必须采用能够位相保全的重采样核,2018/2/12,INSAR技术的处理流程,4. 生成干涉图（Interferogram），主要是复共轭相乘，达到干涉位相差。5. 去平（Flatten），应用垂直基线计算出平地位相，从干涉位相差中减去平地位相。6. 位相滤波增强，干涉位相一般总是存在噪声，可以通过多视平均的办法进行滤波；另外SAR图像方位向和距离向的地距分辨率差距较大，干涉结果一般需要表达为二者基本相同，可以结合多视滤波一起完成。,2018/2/12,INSAR技术的处理流程,7. 位相解缠（Phase Unwrapping），前面所说的位相一般蕴涵在复数的实部虚部表达中，在计算中是通过取辐角得到，存在着2周期的模糊问题，去除这种周期模糊就叫位相解缠。这是目前InSAR处理中最困难的步骤，目前还没有一个理想的算法能够保证对各种情况都得出正确的结果。8. 位相高程转换，解缠后的位相需要变换为高程，由于解缠相当于积分，存在一个不确定的常数，需要利用卫星姿态数据或者控制点标定高程。9. 地理编码（Geocode），前面得到的高程是在SAR的斜距投影坐标系中，需要纠正到正射的地理坐标系中，同时在斜距DEM的支持下改正各种投影几何差。,2018/2/12,地震应用对 SAR卫星的功能要求,由于 SAR卫星主要反映地表 图像信息，因而地震应用对 SAR卫星的功能要求主要有： 可生成较高分辨率的图像 图像分辨率具有多个选择 可形成数字地形图(DEM) 可监测地形形变 具有快速重访能力 ，灾害发生后1天内获得地震灾区图像信息,2018/2/12,地震应用对 SAR卫星的性能要求,对 SAR卫星的技术性能指标要求 ，一般而言， 主要包括分辨率 、幅宽 、工作频率、极化方式 、卫星重访周期等，由于地震特殊应用 ，还将包括地面高程测量精度、地形形变测量精度等。从卫星使用角度 ，并从国内外的卫星研制能力和卫星数据处理水平的综合情况看 ，以下几个性能指标最具代表性 ，同时对卫星总体设计最为关键 ，即 ： 最高分辨率 12m高程测量精度 525m(绝对 )，3m(相对)地形形变测量精度约厘米级 最快重访能力24h内 5)地形形变监测重访周期最好 小于 1Od，用于短临预报6)极化方式，单极化条件下倾 向于垂直线极化 (VV ),2018/2/12,第三章 主要研究内容,建筑物震害信息提取道路和桥梁震害信息提取滑坡/泥石流震害信息提取堰塞湖震害动态信息提取,2018/2/12,需要掌握的知识,SAR影像的基本特征INSAR技术的基本原理及其数据处理流程地质灾害的基础知识地震前后各类地物的影像特征遥感影像多尺度分割（面向对象分类提取信息）影像处理变化检测技术数据融合技术地质灾害遥感影像识别,2018/2/12,第四章 震害信息提取方法分析,2018/2/12,遥感影像震害信息提取,典型灾害监测与提取,居民区损毁检测：采用INSAR技术对地表形变进行变化检测，找出一种可行的建筑损毁指数。生命线提取：在光学影像上提取道路，在结合INSAR进行形变监测，对其安全性进行评估。,次生灾害监测,滑坡/泥石流提取：在光学影像上直接判读，也可与SAR融合以获得更好的效果。堰塞湖监测：对不同时相的影像进行变化监测,2018/2/12,建筑物损毁检测,基于SAR影像进行干涉测量，对其形变量进行统计分类，提取出形变剧烈部分对干涉测量处理后的影像与光学影像结合，对震害建筑屋损毁剧烈程度进行等级划分再结合其他非遥感数据对所提取的震害信息进行校正，以提高提取结果的准确性和可靠性,2018/2/12,生命线提取,在光学影像上提取出道路、桥梁等交通路线信息对所提取的信息进行INSAR技术处理，计算出形变量，再结合光学影像对生命线的安全情况进行分析在所提取所有的道路桥梁信息中，找出安全可行的生命线,2018/2/12,滑坡/泥石流提取,滑坡/泥石流在光学影像上与旁边的地物有不同的影像特征（光谱、形状、纹理）结合滑坡/泥石流的影像特征、周围环境、组成要素在中高分辨率的遥感影像上进行识别和提取影像特征主要包括光谱影像特征（多尺度分割技术）、形状影像特征以及纹理影像特征,2018/2/12,堰塞湖提取,地震后水体的变化能反应堰塞湖是否形成，水体