影像在災(zāi)害和危機(jī)管理中的應(yīng)用

姓名：wujinbingSatelliteImageAnalysisforDisasterandCrisis-ManagementSupportStefanVoigt,ThomasKemper,TorstenRiedlinger,RalphKiefl,KlaasScholte,andHaraldMehl1、概要2、引言3、危機(jī)支持服務(wù)體系4、多源影像分析5、其它的地理空間背景數(shù)據(jù)6、衛(wèi)星圖像分析在救災(zāi)和危機(jī)管理支持應(yīng)用中的例子7、結(jié)論內(nèi)容一、文章概要這篇論文描述了多源衛(wèi)星數(shù)據(jù)和高效的圖像分析可以用來在災(zāi)難和危機(jī)管理支持方面進(jìn)行快速成圖。德國宇航中心(DLR)成立了“基于衛(wèi)星的危機(jī)信息中心”(ZKI),它促進(jìn)了地球觀測(cè)能力在國家和國際應(yīng)對(duì)重大災(zāi)難情況、人道主義救援工作和公民安全問題中的服務(wù)能力。本文介紹了利用衛(wèi)星影像進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和快速成圖的技術(shù)支持救災(zāi)，并演示了這一技術(shù)如何應(yīng)用于民用危機(jī)管理。此外，本文介紹了一些相關(guān)的機(jī)構(gòu)，例如空間和重大災(zāi)害國際憲章（簡(jiǎn)稱國際憲章），舉了四個(gè)具有代表性的案例。1、介紹了衛(wèi)星影像的數(shù)量、現(xiàn)勢(shì)性及可用性相對(duì)于十年前有很大改善。

原因：分辨率的提高、通信網(wǎng)絡(luò)及互操作技術(shù)的發(fā)展2、國際憲章是由很多空間機(jī)構(gòu)組成，介紹了它的功能。提供時(shí)效性強(qiáng)的地圖產(chǎn)品。3、本文目的：描述和討論多衛(wèi)星數(shù)據(jù)源的評(píng)估，危機(jī)支持服務(wù)體系，多源圖像分析，并且介紹了地理空間的背景知識(shí)，是為了快速提供信息明確的地理空間信息產(chǎn)品，用來應(yīng)對(duì)災(zāi)難和危機(jī)管理支持。二、引言組成國際憲章的機(jī)構(gòu)國際憲章建立了面向全球的功能機(jī)制在這個(gè)組織機(jī)構(gòu)的協(xié)調(diào)下，可以不需要復(fù)雜的手續(xù)，就可以獲得多顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)和歸檔的數(shù)據(jù)，并且提供相關(guān)的地圖產(chǎn)品，用于救援和危機(jī)管理。組成國際憲章的機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)衛(wèi)星指令、數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)提取、預(yù)處理、糾正、分析……三、危機(jī)支持服務(wù)體系經(jīng)驗(yàn)：要運(yùn)行整個(gè)服務(wù)體系，必須連接地球觀測(cè)系統(tǒng)、信息提取、專業(yè)人員的信息發(fā)布單個(gè)的影像分析處理、制圖、GIS都不能提供快速有效的信息高分光學(xué)影像解譯直觀搜尋和營救災(zāi)后重建四、多源影像分析熱紅外影像探測(cè)火點(diǎn)AVHRR和MODIS可以探測(cè)火的范圍和火點(diǎn)數(shù)量MODIS對(duì)探測(cè)洪水也很有效雷達(dá)影像ERS、ENVISAT、ALOS不受大氣云、雨影響具有全天時(shí)的特點(diǎn)災(zāi)前災(zāi)后的圖像對(duì)比，可以檢測(cè)變化和位移測(cè)量SRTM航天飛機(jī)雷達(dá)地形測(cè)繪使命提供的DEM在影像處理和地圖更新上非常有用。1、只有衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)還不夠，還需要居民地名稱、道路網(wǎng)、河流、重要設(shè)施、地形信息。2、空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施（SDI）解決了部分偏遠(yuǎn)地區(qū)數(shù)據(jù)精度和現(xiàn)勢(shì)性不夠的問題。3、世界地名錄可以用來補(bǔ)充地名，ＤＥＭ、GLOBE-30arcdata可以繪制全球的基礎(chǔ)地形和等值線。4、地圖成圖需要很多步驟：空間數(shù)據(jù)綜合、數(shù)據(jù)分析、設(shè)計(jì)、質(zhì)量控制、地圖編輯、發(fā)布、更新等五、其他的地理空間背景數(shù)據(jù)發(fā)生時(shí)間：2004年12月26日震源：海平面30km以下震級(jí)：9災(zāi)后影像在2004年12月29日發(fā)布，Landsat7ETM、SPOT、DMC、IKNOS、Quickbird數(shù)據(jù)被用來對(duì)災(zāi)害定量評(píng)估。下圖可以通過災(zāi)前后的IKONOS高分影像，目視判讀就可以發(fā)現(xiàn)其變化，可以提供受災(zāi)的一個(gè)情況概述。六、衛(wèi)星圖像分析在救災(zāi)和危機(jī)管理支持應(yīng)用的例子1、印度洋海嘯的影響評(píng)估六、衛(wèi)星圖像分析在救災(zāi)和危機(jī)管理支持應(yīng)用的例子紅線包圍的區(qū)域是受災(zāi)區(qū)域藍(lán)線是受災(zāi)前的海岸線六、衛(wèi)星圖像分析在救災(zāi)和危機(jī)管理支持應(yīng)用的例子2、為葡萄牙森林火災(zāi)提供一個(gè)概要情況發(fā)生時(shí)間：2005年影響：死亡15人，受災(zāi)面積達(dá)15萬公頃，火勢(shì)蔓延到本土18個(gè)行政區(qū)中的11個(gè)，距首都里斯本僅100多公里。數(shù)字顯示，此次火災(zāi)起火點(diǎn)多達(dá)31處。

國際憲章啟動(dòng)后，受災(zāi)區(qū)域使用SPOT、Landsat7ETM、DMC、IKONOS數(shù)據(jù)繪制了地圖。大面積的區(qū)域使用中分衛(wèi)星影像，城市區(qū)域才使用高分影像數(shù)據(jù)。六、衛(wèi)星圖像分析在救災(zāi)和危機(jī)管理支持應(yīng)用的例子紅色區(qū)域是著火區(qū)域，深紅色點(diǎn)是14號(hào)著火點(diǎn)，紅色點(diǎn)是16號(hào)著火點(diǎn)，橘黃色點(diǎn)是17號(hào)著火點(diǎn)，黃色點(diǎn)是21號(hào)著火點(diǎn)。發(fā)生時(shí)間：2005年10月8日震中：印度-巴基斯坦邊界線，伊斯蘭堡東北方向100km處震級(jí)：最大達(dá)到7.6級(jí)影響：巴基斯坦官方報(bào)導(dǎo)49700人死亡，74000人受傷。

10月11日，DLR生產(chǎn)了許多詳細(xì)的城市地圖（1:7500），由IKONOS提供的數(shù)據(jù)，經(jīng)過大氣校正、正射校正、全色銳化、過濾、增強(qiáng)、可視化。對(duì)于山區(qū)的快速成圖，高分影像經(jīng)過正射糾正后，精度由300-1000m提升至3-5mCE90（圓點(diǎn)誤差）。

對(duì)于標(biāo)記損毀的房屋，通用的辦法是將災(zāi)前和災(zāi)后的圖像疊加起來，對(duì)比分析，通過顏色編碼的方式，對(duì)比前后顏色的變化，沒發(fā)生變化的用黃色覆蓋。這種方法的難度是圖像需要精確配準(zhǔn)。六、衛(wèi)星圖像分析在救災(zāi)和危機(jī)管理支持應(yīng)用的例子3、巴基斯坦地震救災(zāi)七、衛(wèi)星圖像分析在救災(zāi)和危機(jī)管理支持應(yīng)用的例子影像區(qū)域是穆扎法拉巴德市的北部地區(qū)（1:7500）。

使用250×250米的網(wǎng)格單元目視解譯基礎(chǔ)設(shè)施和建筑區(qū)的損壞情況，使用聯(lián)合國房屋損壞的分類方法：無損傷，中度損傷（<33％），嚴(yán)重傷害（33％-66％），徹底摧毀（>66％）。半透明的色彩疊加是用于可視化表示損害情況，藍(lán)色的網(wǎng)格顯示這些地區(qū)有中度（淺藍(lán)色）到高（深藍(lán)色）基礎(chǔ)設(shè)施的損壞，而橙色和紅色的格子顯示損毀的建筑密集區(qū)。發(fā)生時(shí)間：2006年2月17日地點(diǎn)：菲律賓中東部萊特省圣貝爾納鎮(zhèn)的昆薩胡貢(Guinsaugon)村原因：連續(xù)兩周的大雨影響：當(dāng)?shù)卮蠹s300個(gè)房子和所有小學(xué)全部被泥石流覆蓋。地圖比例尺1:25000，采用災(zāi)前的SPOT5（2003.6.1）影像作為背景圖像。數(shù)據(jù)處理采用了大氣校正和合成藍(lán)色通道，正射校正采用SPOTHRS立體數(shù)據(jù)的直接地理坐標(biāo)和影像增強(qiáng)，VMAP提供主要地名，谷歌和MicrosoftEncarta作為補(bǔ)充資料。

滑坡程度由許多不同的衛(wèi)星傳感器數(shù)據(jù)導(dǎo)出并交叉驗(yàn)證：Radarsat、ASAR、ALOS-

AVNIR-2。

該產(chǎn)品的幾何質(zhì)量很好，因?yàn)槭褂昧烁呔_度和分辨率SRTM（C波段和X-SAR）、ERS衍生的高程模型、全球高程信息，結(jié)合地形類型和入射角。ALOS是日本太空探測(cè)署提供，由于天氣原因，只提供了受災(zāi)地區(qū)的一部分，因此精確的地理編碼參考SPOT，滑坡程度由屏幕數(shù)字化的方法評(píng)估。六、衛(wèi)星圖像分析在救災(zāi)和危機(jī)管理支持應(yīng)用的例子4、菲律賓山體滑坡毀壞程度制圖七、衛(wèi)星圖像分析在救災(zāi)和危機(jī)管理支持應(yīng)用的例子1、單一的商業(yè)或研究型衛(wèi)星系統(tǒng)不能有效地提供和保證快速、可靠的影像用于歸檔和或者是用于救災(zāi)工作。2、軍事觀察能力通