地震灾害遥感特征分析与信息提取技术研究

论文摘要

地震又称为地动或地振动,是在地壳快速释放能量过程中引起地球表面振动的一种自然现象。它是一种多发性重大自然灾害,其影响范围广,破坏程度大。目前的技术还不能准确的预测地震,从某种意义上说具有不可预测性。地震一旦发生就会给人们带来生命和财产的巨大损失。我国位于世界两大地震带交汇部位,地震断裂带十分发育,是一个地震频发的国家。在现有地震预报水平下,如何在震后快速准确地获取灾害信息、掌握灾情,进行灾害损失评估显得尤为重要。遥感技术具有观测范围广,重复观测频率高,全天候、全天时观测,可观测任何人员难以到达的地区,信息获取迅速准确等突出特点,为将其应用在地震灾害信息提取方面提供了可能。本文以5.12汶川地震北川等多个灾区为研究区,围绕地震灾害遥感特征分析与信息提取与识别分类的原理、方法,在多时相遥感数据的基础上详细阐述了地震复杂环境下植被、水体、建筑物以及地震所引起的次生灾害的信息提取方法。在研究不同灾害信息提取方法的基础上,对地震灾害进行遥感特征分析和信息提取,最后得到灾害信息提取图,并对生态环境监测进行了概要分析。取得的主要成果和认识如下:(1)提出了一种基于NDVI和监督分类的地震前后植被分布变化的监测方法。通过对5.12汶川地震研究区植被光谱特征和数据波段信息的分析,在最佳波段指数的基础上,分别利用归一化植被指数(NDVI)和四种典型的监督分类方法对地震前后的植被信息进行提取和统计,得到震害前后植被的变化数据和对应变化图。(2)提出了一种波段决策水体模型(Band Decision Model of Water,BDMW)的水体信息提取方法。震后的复杂环境使同谱异物的现象增加,通过对目前遥感水体信息提取方法(多波段谱间关系法,水体指数法,植被指数法和决策树方法等)的研究和对与水体光谱相似物质的分析,利用BDMW方法较准确地提取了水体信息。(3)提出了一种震害前后异常NDVI对比分析(Contrastive Analysis of Abnormal NDVI,CAAN)的建筑物信息提取方法。地表的严重破坏,使地物影像特征更复杂。在对震害前后建筑物光谱特征分析的基础上,通过研究灾区震后NDVI的异常变化,利用CAAN法对震后建筑物信息进行了初步地提取。(4)初步提出了一种低分辨率影像滑坡和泥石流的信息提取方法。目前依靠高分辨率数据是识别滑坡和泥石流的主要方法,低分辨数据在这方面的应用还不多,但是高分辨率数据成本较高且观测范围小。基于此根据震区的地形地貌特征和低分辨率情况下滑坡泥石流的遥感影像特征,结合滑坡泥石流的纹理特征和光谱特征,初步进行了对滑坡和泥石流信息的提取。

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摘要

ABSTRACT

第1章绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 研究现状与存在问题

1.2.1 国内外研究现状

1.2.2 存在的问题

1.3 论文主要研究内容和技术路线

1.3.1 主要研究内容

1.3.2 技术路线

1.4 课题来源和数据来源

第2章灾害信息遥感数据预处理技术

2.1 图像几何失真校正

2.1.1 利用映射多项式进行图像校正

2.2 图像对比度增强技术

2.2.1 对比度变换

2.2.2 直方图调整

2.3 图像的裁剪和拼接

第3章植被信息提取技术

3.1 植被光谱特性

3.2 波段组合和OIF 指数

3.2.1 Landsat 5 波段介绍

3.2.2 波段组合

3.2.3 最佳波段指数

3.3 植被指数法信息提取

3.3.1 主要植被指数及应用

3.4 植被信息分类方法提取

3.4.1 监督分类过程

3.4.2 几种分类方法要注意的问题

3.5 专家知识的决策树分类

第4章水体信息提取技术

4.1 水体光谱及TM 波段水体信息分析

4.2 遥感影像的水体信息提取方法

4.2.1 多波段谱间关系法

4.2.2 水体指数法

4.2.3 植被指数法

4.2.4 决策树分类法

4.3 BDMW 方法水体信息提取

第5章城镇损坏建筑物信息提取技术

5.1 建筑物遥感影像几何结构特征分析

5.1.1 完好建筑物特征分析

5.1.2 损坏建筑物遥感特征

5.2 低分辨率图像提取建筑物信息的主要方法

5.3 震害前后CAAN 建筑物信息提取方法

第6章次生灾害信息提取技术

6.1 研究区地质情况分析

6.1.1 地形地貌特征

6.1.2 断裂构造

6.2 直接解译的方法

6.3 次生灾害体遥感影像特征

6.4 利用滑坡、泥石流纹理信息对图像进行图像分类

6.5 滑坡、泥石流的光谱特征分析

6.6 灾害体遥感信息分析和提取

结论与建议

致谢

参考文献

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