论文部分内容阅读
我国地域辽阔,并且地处亚欧大陆板块与太平洋板块的交接处,是一个地震灾害频发的国家。如何能够在震后及时、全面、准确地获取震害信息,对实施快速有效的应急救援就显得特别的重要。合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)作为一种特殊的遥感手段,具有全天时、全天候的工作能力,并且具有一定穿透能力,可以穿透云雾探测地面信息,常被用于各种特殊条件下的地面数据获取,以往有过多次星载SAR数据在震后灾害信息获取方面的应用。而机载SAR系统相对于星载SAR,更加机动、灵活、方便,且能够按需求及时快速的获取地面数据,是应急救灾理想的平台数据获取,却由于现有条件的限制,使得机载SAR系统在震后灾害信息获取方面的研究工作十分缺乏。本文基于震后倒塌建筑区域在SAR影像上的极化散射特性和多波段纹理信息,重点开展了单时相机载SAR数据的震后倒塌建筑区域提取应用方面的研究,主要的研究内容如下: ⑴提出了一种新的倾斜分布建筑敏感的特征参数。由于地物目标的极化特征对其外部结构非常敏感,特别是对于人造建筑物的形状和分布方向,同样的人造建筑可能因为其相对于雷达视线的位置不同而在极化SAR影像上表现出不同的特征,因而依据极化特征的倒塌建筑物提取易出现将倾斜分布的完好建筑误分类为倒塌建筑物的情况。针对这一问题,本文特别对不同分布位置的建筑物极化特征进行了分析,比对倾斜分布的完好建筑和倒塌建筑的极化散射,提出了新的倾斜分布建筑敏感特征参数来分离倾斜分布建筑和倒塌建筑,通过对分析倾斜分布建筑样本和倒塌建筑样本在该特征上的表现证明了该特征的有效性。 ⑵改进的多极化机载SAR影像倒塌建筑区域提取方法。利用传统的极化SAR影像分类方法对机载P波段多极化SAR影像进行分类以提取震后倒塌建筑区域。通过H-α特征平面分割,对震后倒塌建筑的极化散射特性进行了分析,利用复Wishart分类器充分利用极化相干矩阵的信息进行聚类来提取震后的倒塌建筑区域。针对经典的H-α/Wishart分类方法在震后倒塌建筑区域提取中的问题,本文基于所提出倾斜分布建筑敏感特征,对多极化SAR影像震后倒塌建筑区域提取方法进行了改进,并利用改进后的方法对实验区域的建筑受损进行了估计。最后,参考机载SAR影像目视解译的结果,对改进的分类方法进行了分析,对其有效性进行了验证。 ⑶联合纹理特征和极化特征的多波段机载SAR影像震后倒塌建筑区域提取方法。基于CASMSAR系统的影像特点,对高分辨率的X波段机载SAR影像和多极化的P波段机载SAR影像分别进行了针对震后倒塌建筑区域提取的纹理特征和极化特征分析,以提取出对于倒塌建筑最为敏感的特征向量。然后根据所提取的敏感特征向量,利用分类器联合所选择的敏感特征向量进行分类。通过比对单独的纹理信息分类和单独的极化信息分类,体现出联合高分辨率SAR影像纹理特征和多极化SAR影像极化特征的震后倒塌建筑区域提取的优势。利用Kappa系数、总体精度、生产者精度等参数,对融合信息的倒塌建筑区域提取结果进行了定量的分析,证明其有效性。最后发展了基于CASMSAR系统多极化多波段SAR影像的特征融合震后倒塌建筑区域自动提取方法。