基于震后双频高分辨率国产CASMSAR机载雷达影像的建筑物倒塌程度评估:以玉树地震为例

摘要

近几年,全球地震进入活跃期,国内外6级以上强度地震频发.我国位于环太平洋地震带与欧亚地震带的交汇部位,受太平洋板块、印度板块和菲律宾海板块的挤压,地震断裂带十分发达.地震发生后,往往伴随着大量房屋倒塌、道路基础设施损毁,及时准确的建筑物损毁评估对指导抗震救灾十分重要.由于云、雨等恶劣天气,震后光学影像质量往往难以保证; 具有强穿透能力的合成孔径雷达(SAR)可以对地震灾区实现全天时、全天候的建筑物倒塌评估.传统房屋倒塌提取方法需要对震前与震后影像进行比对,而具有良好时效性的震前SAR通常较为缺乏.对此,本研究以2010年04月14日玉树地震为实验区,在2010年04月17日国产双频CASMSAR系统1.1m全极化P波段影像、0.5mX波段干涉影像对的基础上开展基于震后SAR影像的建筑物倒塌程度估计研究.本文在影像极化定标、配准与干涉等预处理的基础上,利用 监督随机森林决策分类,对CASMSAR获取的40个极化分解特征、3个干涉信息特征与138个常见纹理特征进行了综合分析与重要度打分,估计了玉树地震建筑物损毁程度并讨论了影像特征与提取精度的相互关系.实验结果表明:1)震后SAR影像分辨率对倒塌建筑物损毁估计至关重要,高分辨率SAR影像纹理特征对估计精度提升最有利;2)双天线X波段干涉测量获取的数字 表面模型(DSM)直观表征了建筑物高度,可以用于倒塌程度的估计;3)当分辨率较为粗糙时,极化信息可以作为弥补特征在一定程度上对房屋倒塌等级进行估计;4)本文估计玉树地震建筑 物损毁率约为85％,总体精度85％,Kappa系数0.76.