震后机载LiDAR点云建筑物震害提取因子研究.doc

震后机载LiDAR点云建筑物震害提取因子研究地震灾害作为危害人类最严重的自然灾害之一,震后灾情信息的及时获取对应急救援、评估具有非常大的现实意义,遥感技术的快速、大范围、全天时等优势在多次抗震救灾工作中得到了充分应用并发挥着越来越重要的作用。地震造成的建筑物倒塌是造成人员伤亡和经济损失的重要原因之一。机载激光雷达(LightDetectionandRanging,LiDAR)受天气影响较小,具有穿透性、作业速度快、测量精度高、数据产品丰富等的优势。机载LiDAR系统获取的高精度三维点云数据为建筑物震害研究提供了重要的数据源。机载LiDAR点云数据建筑物震害信息提取根据使用的数据源的不同,分为基于震后单时相LiDAR点云、多时相LiDAR点云、LiDAR点云与其他数据结合的方法。本文首次提出震害提取因子概念,根据建筑物震害点云特征差异建立了机载LiDAR建筑物震害三维空间特征的二次特征参数并对及进行了震害定量提取研究,利用海地地震实例数据试验确定有效震害提取因子。主要内容包括有:1.针对地震后机载LiDAR数据特点,初步建立了震后机载LiDAR点云数据预处理方案,在去噪和滤波基础上,利用点云的平面密度参数在尽可能保留地震破坏地物信息的基础上去除地面点,获取建筑物点云。2.在对未倒塌与倒塌建筑物点云特征进行差异分析的基础上,通过计算未倒塌与倒塌建筑物点云试验样本的强度、高度、法向量、体积、坡度等值,统计分析未倒塌与倒塌建筑物这几个数值的变化情况,建立了强度标准差值的变化(SSDI)、高度标准差值的变化(SSDH)、法向量与天顶方向夹角标准差值的变化(SSDA)、体积标准差值的变化(SSDV)、坡度标准差值的变化(SSDS)因子,对各个因子进行定量分析,确定了SSDI、SSDH、SSDA、SSDV与SSDS因子用于震害检测的因子阈值。3.建立的震害提取SSDI、SSDH、SSDA、SSDV与SSDS因子根据前述章节中经试验选择合适因子利用人工确定因子阈值方式和支持向量机方式对试验区建筑物震害点云进行提取试验。试验结果证明本文提出的SSDH、SSDA,SSDV与SSDS因子可以作为检测震害点云的有效因子进行震害提取,不同因子的组合试验效果优于单因子识别效果,利用支持向量机方法可实现建筑物震害的快速检测,建筑物震害检测总体精度达到90%。