基于机载LiDAR数据的震害建筑损毁识别与分类算法

快速评估地震灾情，是应急救灾工作的首要环节；震害房屋因灾倒损情况，是准确评估地震灾害损失和确定《国家自然灾害救助应急预案》响应等级的关键情境要素。本项目针对地震灾情快速评估需求，基于地震发生后可快速获取的震区机载LiDAR数据，以震害建筑三维建模为主要手段，拟研究RANSAC模型、多尺度表面簇模型、离散曲率分析、磁滞原理以及最小生成树算法，实现模型驱动的震害建筑损毁识别与分类算法，为基于机载LiDAR数据的震害建筑损毁识别与分类工作提供理论支持，为地震灾情快速评估工作奠定基础。主要研究内容包括：基于RANSAC模型的震害建筑外部损毁轮廓识别；基于多尺度簇模型和离散曲率分析的震害建筑几何特征自动提取与三维建模；依据中国地震带上城镇农村典型建筑的外形特征和结构特点，建立建筑物基本模型库和建筑物震害类型库；研究模型驱动的震害建筑损毁分类；并且结合典型城市数据对研究成果进行综合实验验证分析。

中国是世界上固体地球灾害最为严重的国家之一，地震等重大固体地球灾害每年夺去成千上万人的生命。现在，随着机载LiDAR技术的发展，已经可以高效获取地震发生后建筑物几何信息及其受损情况。通过对机载LiDAR获取的高分辨率高程信息进行分析，可以对地震灾情进行快速评估，为救援工作的展开提供科学决策。快速评估地震灾情，是应急救灾工作的首要环节；震害房屋因灾倒损情况，是准确评估地震灾害损失和确定《国家自然灾害救助应急预案》响应等级的关键情境要素。本项目针对地震灾情快速评估需求，基于地震发生后可快速获取的震区机载LiDAR 数据，以震害建筑三维建模为主要手段，对RANSAC 模型、多尺度表面簇模型、离散曲率分析、磁滞原理以及最小生成树算法进行了深入研究，实现了模型驱动的震害建筑损毁识别与分类算法，为基于机载LiDAR 数据的震害建筑损毁识别与分类工作提供了理论支持，为地震灾情快速评估工作奠定了基础。研究成果包括：基于RANSAC 模型的震害建筑外部损毁轮廓识别算法；基于多尺度簇模型和离散曲率分析的震害建筑几何特征自动提取与三维建模方法；依据中国地震带上城镇农村典型建筑的外形特征和结构特点，建立了建筑物基本模型库和建筑物震害类型库；实现了模型驱动的震害建筑损毁分类方法；并且结合典型城市数据对研究成果进行了综合实验验证分析。为国家重大固体地球灾害监测提供新方法，为灾情快速评估提供新模型，为国家防灾减灾、抗灾救灾提供理论与方法支持。