基于SAR多特征變化檢測(cè)的震害建筑物提取研究
本文選題：SAR 切入點(diǎn)：面向?qū)ο?/strong> 出處：《中國地震局工程力學(xué)研究所》2017年博士論文 論文類型：學(xué)位論文
【摘要】：強(qiáng)地震引起嚴(yán)重傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。地震作為一種全災(zāi)種的自然災(zāi)害,既會(huì)導(dǎo)致房屋倒塌、道路中斷等直接損失,也會(huì)引起一系列次生災(zāi)害。相對(duì)于光學(xué)遙感來說,合成孔徑雷達(dá)(Synthetic Aperture Radar,SAR)應(yīng)用于地震災(zāi)害的監(jiān)測(cè)與評(píng)估具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì):受雨雪等天氣狀況影響小、側(cè)視成像能夠更為全面地反映建筑物信息。然而由于傳感器、地域的不同,提取方法往往不具有較強(qiáng)的普適性。遙感影像的變化檢測(cè)技術(shù)可以利用震前震后的多時(shí)相影像提取變化信息,是解決這個(gè)問題的主要方法之一。本文以SAR影像變化檢測(cè)技術(shù)中的幾個(gè)關(guān)鍵問題為研究目標(biāo),開展基于多特征的SAR變化檢測(cè)震害建筑物提取研究,取得的主要成果如下:(1)梳理分析了不同震害類型、不同走向建筑物在不同入射角、不同分辨率和不同極化方式SAR影像的成像機(jī)理,重點(diǎn)對(duì)建筑物的散射特征、極化特征進(jìn)行了分析與總結(jié)。進(jìn)而分析了SAR影像的特征和震前震后的變化特征,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了變化檢測(cè)特征優(yōu)選。(2)引入面向?qū)ο蟮姆椒?以影像分割對(duì)象為研究目標(biāo),采用單特征和多特征融合的方法,實(shí)現(xiàn)了高精度的建筑物震害信息提取,克服了基于像素的SAR影像相關(guān)性和相干性變化檢測(cè)方法提取震害建筑物精度不高的問題。(3)發(fā)展了基于極化SAR影像的雷達(dá)遙感震害指數(shù),提出了雙極化雷達(dá)遙感震害指數(shù)DualRRSDI,進(jìn)而對(duì)震前震后雙極化SAR影像進(jìn)行變化檢測(cè);基于極化協(xié)方差矩陣服從復(fù)Wishart的分布的理論,構(gòu)建了全極化SAR影像似然比模型,選擇完好建筑物與震害建筑物樣本,對(duì)極化似然比圖像進(jìn)行分類。(4)采用面向?qū)ο蟮乃悸?綜合強(qiáng)度相關(guān)性、相位相干性與極化似然比等SAR影像多特征的變化信息,開展建筑物震害信息提取研究。(5)總結(jié)出基于多特征的SAR變化檢測(cè)震害建筑物提取技術(shù)流程,根據(jù)數(shù)據(jù)的不同極化方式、是否具備干涉能力等不同情況進(jìn)行不同特征的組合,進(jìn)一步明確了地震應(yīng)急階段利用SAR影像變化檢測(cè)進(jìn)行震害建筑物提取的工作模式。
[Abstract]:Strong earthquakes cause serious casualties and property losses. As a kind of all-disaster natural disasters, earthquakes not only lead to direct losses such as collapse of houses and interruption of roads, but also cause a series of secondary disasters. Synthetic Aperture radar (SAR) has a unique advantage in earthquake disaster monitoring and assessment: it is less affected by weather conditions such as rain and snow, and side-view imaging can more comprehensively reflect building information. The change detection technology of remote sensing image can extract the change information from the multitemporal image before earthquake. It is one of the main methods to solve this problem. This paper aims at several key problems in SAR image change detection technology, and carries out the research on extracting earthquake damage building based on multi-feature SAR change detection. The main results obtained are as follows: (1) analyzing the imaging mechanism of SAR images with different incidence angles, different resolution and different polarization modes, and focusing on the scattering characteristics of buildings, according to the different types of earthquake damage, different strike buildings, different incident angles, different resolution and different polarization modes. The polarization features are analyzed and summarized. Then, the characteristics of SAR images and the changes after earthquakes are analyzed. On the basis of this, the change detection features are selected, and the object-oriented method is introduced to segment the objects of the images. The method of single feature and multi-feature fusion is used to extract the seismic damage information of buildings with high precision. This paper overcomes the problem that the accuracy of extracting seismic damage buildings is not high in pixel based SAR image correlation and coherence detection method. It develops the radar remote sensing damage index based on polarimetric SAR image. The dual-polarization radar remote sensing damage index DualRSDI is proposed to detect the changes of dual-polarization SAR images before and after the earthquake, and based on the distribution theory of polarization covariance matrix from complex Wishart, the likelihood ratio model of fully polarized SAR images is constructed. Selecting samples of intact buildings and earthquake damaged buildings, classifying the polarimetric likelihood ratio images. 4) using object-oriented thinking, synthesizing the variation information of multi-features of SAR images, such as intensity correlation, phase coherence and polarization likelihood ratio, etc. Carrying out the research of building damage information extraction. (5) summing up the SAR damage detection technology flow based on multi-feature, combining different features according to different polarization mode of data, whether has interference ability or not, etc. The working mode of seismic damage building extraction using SAR image change detection in earthquake emergency stage is further clarified.
【學(xué)位授予單位】：中國地震局工程力學(xué)研究所
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：P315.9;TN957.52
【參考文獻(xiàn)】
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，本文編號(hào)：1637333
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