应用于震害评估的星载SAR建筑物变化检测技术研究

It is the basis of decision-making to precisely evaluate the earthquake damage. The remote sensing technique has played an important role and side-looking Synthetic Aperture Radar is also superiority in earthquake damage assessment. The geometry and backscatter of spaceborne SAR images will be analyzed in details.The change detection method of spaceborne SAR, which consists of images registration, object oriented image segmentation and image change feature pattern, is created. The spaceborne SAR images before and after earthquake covering recent strong earthquake areas happened home and abroad will be studied. The main goal is whole village or street block gray scale research in middle resolution images and it is individual or group buildings in VHR SAR images. The correlation coefficient formula will be deduced by studying medium resolution SAR images before and after earthquake. The distinguish, measurement and extraction of symbolic scattering area involved double bounce, shadow area, layover areas in VHR SAR image will be done.The quantitative index to sign building damage degrees is determined and spaceborne SAR ，especially, HJ-1c SAR, change detection practical method and workflow combination of pixel, feature and bady oriented, which will support the usual earthquake application in technique and play an important role in disaster relief.

地震灾情准确评估，是救援决策关键依据。光学遥感已在震害评估中发挥了重要作用，而侧视成像SAR图像尽管具有全天候和全天时的优势，但在震害评估中应用尚处于初级阶段。本申请将致力于突破应用于震害评估的星载SAR变化检测的关键技术；细致分析SAR成像几何结构和地物的散射特征；深入研究有效提取村镇建筑物震害信息的SAR变化检测方法，包括图像快速配准，面向对象的图像分割和图像变化特征参数等。并通过收集近期国内外强地震区SAR影像，建立村镇街区建筑物地震前后中等分辨率SAR图像的灰度和特征变化相关系数模型，研究单体或群体建筑物高分辨率图像中透视收缩、叠掩、二次散射、阴影等特殊对象的快速识别和变化检测方法，结合震例，确定建筑物破坏程度的量化指标，完善基于像素、特征和对象相结合的SAR变化检测技术方法和工作流程，为星载SAR，特别是HJ-1C的地震行业应用提供技术与方法支撑，为提高减灾实效发挥作用。

合成孔径雷达（SAR）因其全天时、全天候、穿透云雾的特征优势在地震应急与震害评估中得到广泛的应用，但随着图像空间分辨率的提高，传统的基于像元的变化检测方法会带来“椒盐效应”，影响震害信息识别的效果。该项目针对此问题，开展了震害机理与震害建筑物特征分析、图像处理、震害信息提取方法研究。相关成果是SAR震害评估应用领域的一个重要的方法，对于提高震害建筑物识别精度和促进防震减灾、地震应急工作的发展具有重要意义。主要研究成果如下：.一、构建了SAR图像震害机理与成像特征分析方法。从不同分辨率、不同传感器类型SAR图像出发，基于地面调查、地理空间数据等辅助信息，采用统计分析、剖面线、建筑物简化模型分析的形式深入研究了典型震害微波后向散射机理，为提取遥感图像中的定量震害信息提供了理论依据。.二、提出了基于特征相关性分析群体震害建筑物检测方法。针对SAR图像在地震前后灰度变化无规律，不稳定，易受斑点噪声干扰的问题，提出了基于纹理特征主成分分量相关性分析的震害建筑物变化检测方法，提高了震害信息提取精度。.三、构建了基于相干性变化检测的群体震害建筑物检测方法。针对震后获取的数据不同，提出了同震相干和同震-震前相干变化的震害建筑物检测方法，发展了相干性变化检测中样本选取与阈值分类的方法，提高了分类的精度与判别的效率。.四、构建了面向对象与变化检测相结合的震害建筑物检测方法。针对高分辨率遥感影像，提出了面向对象与变化检测相结合的震害建筑物检测方法，以对象为单位，实现地震前后多时相影像的对比分析，避免了以像元为单位的分类方法产生的椒盐现象，提高信息识别的精度。.五、软件开发与强震应用。实现SAR图像变化检测算法集成式一体化处理，提高了信息识别的效率。利用研制的变化检测算法，分别在多个强震中应用，验证了算法的有效性。.项目发表相关学术论文16篇，其中SCI/EI论文5篇，完成专著1部，正在撰写专著2部；申请软件著作权1项，国家发明专利1项。