基于InSAR的地震建筑物倒塌评估研究.pdf

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1、第3期矿山测量NO．32011年6月MINESURVEYINGJun．2011doi：10．3969／j．issn．1001—358X．2011．03．005基于InSAR的地震建筑物倒塌评估研究李婧，袁满(中南大学地球科学与信息物理学院，湖南长沙410083)摘要：文中分别利用SAR影像对的相干系数变化指数与相关系数对汶川地震都江堰市建筑物倒塌程度进行评估。实验发现两种指标均能提取出建筑物受破坏区域，且与地面调查情况基本一致，但存在一定差异，分析存在差异的原因，认为单独利用其中一种评估指标无法得到准确度较高的评估结果，应考虑通过数据融合

2、技术将两种评估指标结合起来，可以提高评估结果的准确性与可靠性。关键词：InSAR；相干系数；相关系数；汶川地震；倒塌中图分类号：TD325文献标识码：B文章编号：1001—358X(2011)03—0018—04在无法进行地面调查的情况下，遥感技术以其全面性、宏观性可以快速地对地震灾区进行灾情评一二二!⋯’／一m．”__——————一，估。然而，对常年多云多雾地区，传统遥感设备获取√∑(一)√∑(Y一’，)地面信息将受到较大影响。式中：XYi,分别表示震前与震后同一地面点在合成孑L径雷达(SAR)具有全天候，全天时的特SAR影像中的灰度；

3、X、Y分别表示窗口内的灰度均点，特别在多云多雾地区探测地表信息，与其他遥感值。相关系数表示了地面点震前与震后的灰度相关相比，有着独特的优势。四川汶川地震后，国内外不性。如图1所示，在震后，完整建筑由于其表面较规少学者利用SAR影像进行了灾后评估，而利用则，后向散射波强度基本保持不变，相关系数较高；相干性和相关性进行建筑物倒塌情况评估的例子并倒塌建筑发生破坏，由于其不规则性，发生漫反射，不多见。本文利用合成孔径雷达(SAR)获取的四川后向散射波强度减弱，相关系数降低。故可利用省都江堰市影像，计算相干系数与相关系数，利用相相关系数对建筑物的倒

4、塌破坏情况进行评估分析。干系数变化指数、相关系数分别对建筑物倒塌情况将破坏情况划分为三个等级：完全倒塌区，中等破坏进行评估，并比较两方法之间的异同。区及基本完好区。l合成孔径雷达及建筑物倒塌评估原理多真实孔径雷达向垂直飞行方向上发射微波，并记录地表的后向散射波，形成地表影像。合成孔径雷达利用天线的移动，通过信号处理的方法合成孔径，以改善真实孔径雷达方位分辨率。合成孔径雷无破坏区破坏区达不但记录散射波的幅度值，也记录其相位值。图1地震前后建筑物后向散射特征SAR图像的每个像素值为一复数值，即=。+b·i，(2)幅度A=~／n+b表示了该像素

5、对应的地表散射强，L、度，相位=tanf＼r上，)∈(一7r，7r]与传感器与地表相干系数是衡量SAR图像相似性的重要标目标的距离成正比。准，如式(2)所示，∞表示SAR主影像像素的复利用合成孔径雷达干涉(InSAR)，在重复轨道数值，：表示SAR从影像相应像素的复数值。影响模式下，获取地震灾区震前及震后SAR影像，计算相两幅SAR影像相干的因素有5类：热噪声去相干，数关系数和相干系数，可进行灾害评估。相关系数为：据处理去相干，基线或几何去相干，多普勒质心去相干，时间去相干。。。热噪声去相干在信噪比较高区基金项目：中南大学大学生创新性实验

6、计划项目(LC09l34)。可忽略不计。；目前算法可使数据处理去相干达到l8第3期李婧等：基于InSAR的地震建筑物倒塌评估研究最小H；多普勒质心去相干可通过方位向带通滤波对应部分进行研究。MasashiMatsuoka对建筑物倒去除。因此，最重要的去相干即是几何去相干和塌情况评估的正确性与评估指标计算窗口大小之间时间去相干。在SAR两次成像时，卫星视角差异引的关系进行了研究，发现相对较大的窗口可降低噪起几何去相干，地物物理特性及几何特征的变化引声的影响，能提高评估结果的准确性，但窗口太大会起时间去相干。当空间垂直基线较小的情况下，可导致

7、评估结果很粗略，只能检测出倒塌严重的区以认为干涉去相干只与时间去相干有关，因此，可域。考虑到影像的分辨率，选择5×5(像素)的窗以用相干系数来评价建筑物倒塌情况。何敏等定义口据式(1)与式(2)逐像素计算评估指标k、r，分别了相干系数变化指数：据两种指标对都江堰市建筑物倒塌情况进行评估。：二!(3)2．3分等级阈值计算+c0，本文根据建筑物倒塌地面调查情况，选取了6式(3)中，和。分别表示震前和震后的相个区域(如图3)，对评估指标——相干系数变化指干系数。将破坏情况划分为三个等级：完全倒塌区，中等破坏区及基本完好区。2实验为比较两种评估方

8、法的异同，以都江堰市区为例开展实验。都江堰市靠近汶川地震龙门山断裂带，建筑物密集度较高。据成都日报报道，截至6月30日，在汶川地震中，都江堰市区80％以上建筑物不同程度受损，该市建筑物受损25