地表覆盖对偶拓扑建模认知下的滑坡遥感自动识别方法

In the face of increasingly frequent and larger landslide phenomenon, how to rapidly and accurately extract the information of landslide is important for disaster evaluation and early warning. On the issues of automatic identification of landslide from remote sensing image, this project will study the structural characteristics of the earth surface and the landslide; construct the spatial relationship between different ground features by using the GIS topology theory. On the basis of this, this project will realize the dual topological representation of ground features by using the complex networks theory based on dual method, and build the dual network models for the earth surface and the landslide structure, respectively. With the structural analysis of the earth surface network and the landslide network, this project will discover the topological metrics for measuring the structural characteristics of the landslide. Based on this, by constructing the dynamic search window for extracting the landslide structure adapting multi-scale remote sensing images, an automatic recognition method of landslide based on multi-scale is proposed. This study will break the bottleneck that the traditional remote sensing interpretation method is hard to extract the landslide efficiently. This project will create the innovations of remote sensing interpretation theory and provide some solid foundations of theory and method for the rapid extraction of landslide information.

面对日趋频繁、严重的滑坡灾害现象，如何快速准确地提取滑坡信息对后期滑坡灾害评价及预警具有重要意义。针对滑坡遥感的自动识别问题，本课题深入研究地表覆盖及滑坡的结构特征，利用GIS拓扑理论建立不同地物要素图斑之间的空间关系，采用基于对偶拓扑方法的复杂网络理论实现对地表覆盖图斑的对偶拓扑表达，分别建立面向地表覆盖和滑坡的对偶网络模型。利用复杂网络结构性度量指标，对比分析地表覆盖网络与滑坡网络的结构特征，挖掘能准确刻画滑坡结构特征的指标。在此基础上，通过定义适应多尺度遥感影像的滑坡动态搜索窗口，提出面向多尺度的滑坡自动提取方法。研究成果有望突破传统遥感解译方法难以高效、准确地识别滑坡结构的瓶颈问题，实现遥感解译理论与方法的创新，为滑坡信息的快速提取奠定坚实的理论基础。

滑坡是一种复杂、常见的自然灾害现象。项目按计划完成了相关研究内容，并取得了如下成果。（1）完成了地表覆盖的网络建模；以遥感影像为基础，通过影像分割将栅格影像的地表覆盖数据转换为矢量数据，进而采用重心法将地表覆盖的面要素转换成点要素，实现邻接关系要素图斑与网络元素之间的映射，最后采用基于对偶拓扑的复杂网络理论，建立了反映要素图斑邻接关系的地表覆盖网络模型。（2）揭示了滑坡前后地表覆盖网络的变化特性；通过对实验区震前和震后的地表覆盖建模，我们发现地表覆盖虽然在地震中遭到了严重破坏，产生了大量滑坡，但是其服从的分布规律没有发生变化，这对我们深入研究滑坡对地表覆盖的破坏机理具有极其重要的作用。（3）发现了地质构造与滑坡之间的拓扑关系；以四川省为实验区，对其地质构造和震后的地表覆盖分表建立网络模型，发现不同类型的岩石及其强度的网络特性和地震后滑坡的网络特性具有相似性，这证明在强震后，通过岩石的分布特性预测滑坡的分布特性是可行的，为未来的滑坡预警提供了一定的参考意义。在本项目的支撑下，共计发表了5篇SCI论文，中文/科技核心论文2篇，项目组成员参加国内外学术会议共计5次。