地震災害遙感綜合評估的問題與難點

地震具有突發性、破壞性強的特點。地震發生後，往往帶來毀壞性的災難，到目前為止，地震的快速預報還很難實現，因此需要在地震發生後的短時間內快速地獲取受災情況及災害分布信息。遙感技術手段具有快速、宏觀性、不受地面因素影響的特點，在災後可大面積地獲取災害信息，為地震應急及抗震救災提供信息支撐。

遙感震害評估

對地震災害的快速反應是減輕地震損失的重要環節。傳統震害評估工作以現場人工調查為主，由於強震的突發性和高破壞性，且震後往往伴隨著交通和通信中斷，給救援指揮部門及時了解災情、制定救災對策帶來很大困難。遙感技術能夠客觀高效地獲取大範圍災情信息，是抗震救災初期重要的信息獲取途徑。在目前人類對地震孕育發生的原理、規律還沒有完全認識，地震預報尚未取得突破性進展的情況下，地震發生後採取及時有效的地震應急和評估工作，可以大大降低地震災害損失。

隨著遙感技術的發展，衛星遙感技術的出現和日益成熟，不同感測器、不同波段和不同解析度的衛星遙感數據逐漸成為地震災情信息獲取的重要手段。這些多源的遙感數據能夠提供給人們更多的災情信息，從而能夠讓人們對災情有更全面、更準確的了解。在最近十餘年，多光譜、高解析度航空及航天遙感技術相繼在國內外許多震例中得到應用，用於災情信息的快速獲取，包括瀾滄-耿馬地震、台灣南投7.6級地震、集集地震、伊朗巴姆地震、阿爾及利亞地震、汶川地震等，相關研究工作促進了遙感技術在震害評估中的應用。國內外利用遙感技術在地震快速應急與評估工作的廣泛應用，以及目前遙感技術在地震中發揮的巨大作用，彰顯了遙感技術在地震快速評估中的重要性。

近年來的應用實踐證明，衛星遙感技術以其速度快、範圍大、動態性好等技術優勢已在地震災害調查和評估中發揮越來越重要的作用。我國利用高解析度衛星和航空圖像資料已開展了一些震害評估的研究，然而在災情信息獲取的時效性、準確性、應用層次、應用系統開發水平等方面還與國外存在差距。

新型遙感技術的發展，為開展地震災害研究提供了新的技術手段。比如我國南部地區大震發生後往往多雲多雨多霧，無法在震後第一時間獲取有效的光學數據產品，這時，需要雷達遙感為地震應急救援與指揮工作提供第一手災區信息資料。相對於光學對地觀測設備，合成孔徑雷達（SAR）具有全天候、全天時等特點。因此在地震之後可以不受氣候、天氣等因素的影響，在第一時間內利用機載或航天SAR感測器獲取震區圖像，為地震應急提供快速服務。SAR可以有效地彌補震後光學感測器不能快速發揮作用的不足，已經成為目前地震應急中不可或缺的數據源。

面向對象震害建築物提取結果

激光雷達技術（light detection and ranging, LiDAR）是近年發展起來的新型技術，通過機載激光探測和測距系統，可以量測震後災區內各種建築物和邊坡的三維坐標，生成LiDAR數據圖像和數字高程模型，從而獲取其位移形變數及沉降高度值，為地震災後評價提供重要的基礎數據。機載激光雷達具有自動化程度高、受天氣影響小、數據生產周期短、精度高等特點，與人工檢測方式相比，載有激光雷達的飛機可深入到交通遭受嚴重破壞的重災區，快速地對大範圍區域進行數據採集，可以快速判斷災後受損情況，並可為避免次生地質災害發生提供信息支撐和災害預警。LiDAR技術通過快速獲取研究區數字地面模型，快速判斷地震對房屋、道路造成的三維形變，檢測房屋的形變特徵，從而判斷房屋的受損狀況及人員傷亡情況；快速檢測地震災區邊坡健康狀況；及時排查病險地段，重點確定高危地段，用於指導救災搶險、疏散人群。可對已滑坡地段其受損後的形變發展趨勢進行預測，指導災後恢復、重建的規劃、滑坡風險評價等。

近幾年，全球範圍內強烈地震頻繁發生，如2008年中國汶川8.0級地震、2010年于田地震、2010年智利8.8級地震以及日本9.0級地震等，預示著全球地震相對活躍周期的到來，在我國社會經濟高速發展形勢下，利用多源遙感技術開展地震災害的快速定量評估，已成為防震減災工作中的重要環節。

問題與難點

遙感震害信息提取技術的研究趨勢

圖像分析的數據源從中低解析度遙感圖像向高解析度遙感圖像發展；

圖像分析方法從基於像元的方法向基於對象的方法發展；

圖像特徵的選擇從以光譜特徵分析為主向光譜、形狀、紋理、上下文等綜合特徵分析發展；

傳統圖像信息提取方法向基於知識的智能信息提取發展；震害信息提取手段由單一向綜合發展；

信息提取需求從定性分析向定量計算髮展。

目前，遙感震害信息提取技術的研究尚存在如下問題。

1. 對於遙感圖像上各種典型震害的特徵分析，多數研究以目視判讀為主，停留在對震害地物幾何外形描述和光譜分析上，很難提取出實用的震害特徵參數；圖像分類時，選擇什麼樣的特徵參數往往依賴於研究人員的經驗，缺乏科學的選擇依據；為獲得比較好的圖像分類結果，通常需要多次測試，造成圖像分類效率低，自動化程度不高。

2. 在遙感震害信息提取的方法上，以基於像元的遙感圖像變化檢測和圖像分類技術居多，此類方法適應於中低解析度遙感圖像，能夠獲得較好的信息提取結果，但大多只是定性和半定量分析，無法實現定量計算。隨著遙感圖像解析度的提高，此類方法已不再適用，新近發展起來的面向對象圖像分析方法在震害信息提取中的研究較少，僅有的個別研究也只停留在方法的簡單應用上，沒有針對震害特點建立合適的遙感震害知識庫，沒有形成有效的震害信息提取方法和處理流程，定量分析的精度不高。

3. 在震後遙感震害信息提取的方法上，震後短時間內，大多數只是關注建築物（尤其是民用住宅）的破壞和倒塌情況的提取，缺乏高效、快速識別嚴重影響震後應急救援的典型地面交通線路損毀、造成重大危險和破壞的典型次生災害信息的方法，從而影響災區災情信息量獲取時效，影響地震應急救援和指揮決策。

4. 遙感震害信息提取的應用多數只是給出了地震影響範圍內個別地區的提取結果，沒有充分利用多源遙感數據對整個地震區進行比較全面的震害識別和災情獲取，因此也無法綜合統計整個地震影響範圍內的地震災情，無法較為準確地評估地震烈度分布。缺乏系統化的遙感地震應急分析與處理技術工作流程。

本文由劉四旦摘編自張景發等著《地震災害遙感綜合評估與示範》（北京：科學出版社，2016.3）一書「第一章 緒論」部分。標題為編者所加。

ISBN 978-7-03-047795-8

《地震災害遙感綜合評估與示範》簡要介紹了多源遙感原理、圖像特徵及圖像處理方法，剖析了典型震害遙感機理和不同震害對象的遙感圖像表現特徵，在此基礎上，以較大篇幅系統地介紹了多源遙感影像震害信息定性與定量提取方法，並結合具體震害實例，介紹了多源遙感震害綜合評估系統及近年來典型地震災害的綜合評估工作流程。

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