[发明专利]三维GIS辅助下的高分遥感影像建筑物倒损检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及遥感影像应用技术领域，特别涉及一种三维GIS辅助下的高分遥感影像建筑物倒损检测方法。

背景技术

自然灾害的频繁发生，给国家人民的财产带来极大损失，建筑物作为城市生产生活的重要地物，灾后对其倒损情况快速做出精确评估具有重要意义。遥感具有重访周期短，探测范围大、数据综合性高、经济效益高等特点，是灾害评估的核心手段之一。目前国家减灾部门对建筑物的倒损灾害评估致力于统计模型的建立、定性分析与评估，缺乏定量的特别是精细的定量评估，高空间分辨率（通常空间分辨率小于2米）遥感影像具有分辨率高、地物细节丰富等特点，随着其获取越来越便捷，逐渐成为定量化灾害精细评估的主要手段。

通常自然灾害发生后建筑物的倒损形式包括结构整体倒塌、整体沉降、部分倒塌、下部倒塌、中间层倒塌、墙体裂而不倒等。显而易见，对于建筑物整体沉降，下部倒塌等情况，倒损检测不仅需要二维信息的提取与分析，建筑物高度信息的检测也至关重要。目前利用遥感进行建筑物倒损检测的典型方法包括以下几种：1）利用单张灾后影像的建筑物倒损检测方法，通过对遥感影像解译分类，提取建筑物倒损信息，但该方法难以提取建筑物高度变化信息，即使能利用阴影等方式获得部分建筑物高度，但不具有普适性。2）利用两/多时相遥感影像的建筑物倒损检测方法，包括直接比较法、分析后比较法及统一模型法等。直接比较法即对不同数据源进行直接比较，对象主要包括像素，纹理特征，边缘特征以及各种复杂的变换后特征，如植被指数、主成分变换、独立成分变换、典型相关变化等；分析后比较法即对不同数据源信息提取后比较，对象包括类别、目标对象等；统一模型法即将不同数据源纳入统一的模型进行变化检测，将变化检测的方法和过程作为一个整体，采用统一的平差模型进行迭代求解。以上所述利用高分遥感影像的变化检测方法都取得了不错的效果，但是由于这些方法主要是基于二维数据的变化检测，难以检测建筑物高度变化信息，对检测那些部分倒塌、整体沉降、下部倒塌或中间层倒塌等高度发生变化的建筑物具有先天缺陷。3）利用不同时相LIDAR(Light Detection and Ranging，激光雷达)数据或立体像对的建筑物倒损检测，LIDAR数据及立体像对都包含地物的三维信息，通过DSM（Digital Surface Model，数字表面模型）的提取与比较分析可以很好检测建筑物高度的变化，但是基于LIDAR数据的获取方式及发展状况，灾害发生地区通常很难具备多时相LIDAR数据，立体像对也存在类似问题，即使单时相立体像对可以检测建筑物倒损情况，但是存在立体像对幅面较小，而且需要专业的摄影测量处理软件，获取DSM及建筑物三维需要复杂的工作等问题。因此需要迫切寻找一种数据易获取、检测效率高、检测结果相对精确且顾及到建筑物高度信息的变化检测方法。

发明内容

本发明提出了一种三维GIS（Geographic Information System，地理信息系统）辅助下的高分遥感影像建筑物倒损检测方法，该方法将建筑物高度信息变化情况进行了检测，加强了建筑物变化检测的准确性。

本发明的技术方案为一种三维GIS辅助下的高分遥感影像建筑物倒损检测方法，包括以下步骤：

步骤1，利用灾前三维GIS或影像RPC参数对灾后遥感影像进行几何纠正；

步骤2，获取灾前三维GIS中各建筑物对象的三维GIS数据，包括二维矢量数据及高度数据，构成灾前建筑物集合V_B；

步骤3，记灾前建筑物集合V_B中每个建筑物对象为v_i，将相应二维矢量数据叠加至步骤1几何纠正后的灾后遥感影像中，在灾后遥感影像上为建筑物对象v_i构建局部缓冲区，将v_i所对应的遥感影像区域的轮廓作为初始水平集，在局部缓冲区内部的影像中进行水平集分割，得到建筑物分割对象v_iSeg；所有建筑物分割对象构成灾后建筑物集合V_Seg；