文 献 综 述

一、课题背景、研究目的和意义

地震对平坦地区引起的损失用中等分辨率的卫星数据比较难于辨认。但是，2011年3月 11日在日本仙台发生的9.0级大地震引发了巨大的海啸。海啸造成日本东北部近海岸带的低洼陆地巨大的淹没损失。如果能及时获取当时海啸淹没的遥感影像，应该能够获得比较准确的淹没区制图。但是，我们能够获得的资料仅仅是地震发生以后3天的中国环境减灾卫星1号的多光谱成像数据，如果我们能够采取方便有效的方法，利用这些数据提取水体区域，从而测算出海啸淹没的范围，并且采用相应的技术评估震后变化区域的受灾状况，那么就可以及时的获取灾害信息，做出正确的决策，大力抢灾、救灾、组织灾后重建，将人民的生命财产安全的损失降到最低。针对本次日本海啸灾害的代表性和巨大破坏性，本研究拟以其为例，利用HJ-1A卫星数据，总结和探讨快速提取海啸淹没区、有效处理多光谱影像和准确检测评估灾害的技术方法，从而为灾害检测和防灾减灾提供技术支持。

二、国内外研究动态及存在的问题

对于诸如海啸等重大自然灾害的防灾减灾工作，灾后的损失评估是至关重要的工作，包括确定受灾目标的位置、灾情的分布范围以及受灾损失的程度等。虽然航空、航天探测器、地面人工勘察等工作模式可以获得对于灾情评估的第一手资料，但是卫星遥感技术由于其独特的处理优势和潜在的观测能力逐渐成为对于灾情的快速、有效监测的首选。目前，多时相遥感影像变化监测技术将成为灾害监测的重要技术手段。

国内外许多学者对于变化检测技术在灾害监测、特别是海啸灾害监测中开展了一系列的研究。2004年印度尼西亚苏门答腊岛西北海域发生Ms9.0级强烈地震，引发巨大的印度洋大海啸。魏成阶、刘亚岚等[3]利用DMC对海啸灾害进行了监测评估（刘亚岚，魏成阶等，2005），通过对图像中受损地物光谱与环境背景光谱变化的识别与分析，完成了海啸灾害分类分级的判读与相关数据的统计，第一次实现大范围地震海啸灾情信息的遥感快速监测与评估；张永红等[4]基于 DMC卫星影像对 2004 年印度尼西亚海啸灾区的土地覆盖类型变化进行分析，表明 DMC小卫星对于大范围、快速灾害监测具有较好优势；Bovolo 等[5]提出一种适用于大范围区域海啸灾害变化监测的非监督方法，基于整个图像分割至小块图像，并自适应分析每个小块图像，进行阈值处理以获得最终检测结果；Sumer[6]等利用QuickBird影像对2004年印度尼西亚海啸进行遥感监测，运用变化监测技术中的差值、比值和分类号比较法分析和对比灾情监测结果；Theilen-Willige[7]利用Landsat ETM和SRTM-DEM等其余反应地质构造的数据，通过GIS平台分析委内瑞拉北部海域受海啸影响的潜在危险程度。

通过以上研究，发现遥感影像变化监测技术在海啸灾害监测实例中得到了广泛的应用，但是扔不完全成熟，存在一定的问题和局限。首选，从使用遥感影像数据角度来看：（1）低分辨率卫星影像数据如NOAA，虽然可以从大范围上提供区域的整体受灾概况，但是无法提供局部灾情监测的有效数据；（2）中低分辨率卫星影像如SPOT重访周期长，对于突发的海啸无法及时监测；（3）高分辨率卫星如QuickBird虽然可以进行精细监测，但是数据处理量大，不适合大范围内的灾情实时监测与分析。其次，从变化监测技术的运用来看：（1）监督型变化监测虽然获得的信息丰富，但是由于需要先验知识，所以可行性不高，且耗费人力。（2）非监督型不需先验知识，但是需要设置合适的阈值，新型算法需要以牺牲大量时间为代价提高精度；（3）采用原始数据作为输入特征，没有融合派生特征。最后，精度方面：（1）对两时相遥感数据的时序性要求很高，时间间隔不能相差太久，越短越好，最好在灾害发生前后一周之内，时间间隔越长，其他非灾害信息势必会降低监测精度；（2）对前后两时相影像的配准精度要求很高；（3）种种原因引起的不同来源遥感影像的提取精度降低，导致监测不到所有的灾害变化信息。

三、欲解决的问题

1、数据源的问题：急需采用一种具有重访周期短、适用于大范围实时、快速灾前监测的卫星遥感数据源，以有效应对重大灾害的灾前监测和损失评估。

2、监测技术的问题：需要建立一种适应海啸灾害快速监测应用需求的过程模型。