利用遥感数据空间分辨率高的特点,参考遥感影像特征和房屋分布特征,开展房屋倒损程度分级,建立相应的房屋倒损遥感解译标志;利用目视解译,开展房屋倒损类型、程度和分布调查;利用野外调查数据,对房屋倒损识别结果进行检验和优化。技术路线如图7-2所示。

图7-2 房屋倒损程度遥感识别技术路线图
从灾后人员损失和经济损失状况、灾害救助、恢复重建难度等方面入手,对因灾倒损房屋程度进行分级,确定为如下5级。
(1)未受损(D0)。房屋内部结构和外立面均没有受到破坏。
(2)轻度受损(D1)。承重墙未受到任何损坏,房屋主体结构未受损坏,外立面或者内饰面受到轻微损坏,通过简单修复仍可继续使用。
(3)中度受损(D2)。主体结构轻度受损,承重墙未受到任何损坏,部分墙体倒塌,经过修复仍可继续使用。
(4)严重受损(D3)。主体结构严重损坏,部分承重墙支撑,未完全倒塌,但已无法继续维修和使用,必须进行拆除重建的房屋。从房屋恢复重建角度来说,完全倒塌和严重损坏房屋无本质区别,但从应急救助角度来说,严重损坏的房屋,人存活的可能性更大,应投入更多精力开展救援。
(5)完全倒塌(D4)。两面以上墙面坍塌,或房顶坍塌,或房屋结构濒于崩溃、倒毁,失去维修价值的房屋。具体可分为4类:①房屋完全损坏,变成废墟和瓦砾;②一层完全损坏,整栋房屋全部下沉;③房屋中间层损坏;④房顶完全坍塌。
(一)房屋倒损程度遥感识别方法
1.房屋受损程度遥感解译规则
因灾房屋倒损程度遥感解译规则,需要结合灾害特征和影像特征进行识别。
(1)房屋类型和结构:房屋类型越简单,结构强度越低,房屋倒损程度越严重。对于房屋信息识别而言,根据其大小可大致区分房屋类型,间接服务于房屋倒损解译。例如农村住房和院落一般尺寸较大,城市住房和办公用房一般尺寸较小。进而判断出房屋结构,农村住房一般采用土木结构和砖木结构,强度较低,抗损坏程度较低。城市住房和办公用房一般采用砖混结构和钢混结构,强度较高,抗损坏程度较高。
(2)房屋形状。形状是地物的外部几何轮廓在影像上的反映。人工地物相对于自然地物具有更为规则的形状和清晰的边界。对于不同程度的倒损房屋来说,未受损房屋和轻度受损房屋形状比较规则,中度受损、严重受损和倒塌房屋形状不规则。
(3)图型。人工地物图型相对于自然地物有更好的规律。未受损房屋、轻度受损和中度受损房屋图型比较完整,有规律。严重受损和倒塌房屋因为废墟和瓦砾较多,形状和大小发生了严重的变化,因此图型呈现出随机特征。
(4)色调和颜色。未受损、轻度受损和中度受损的房屋色调多样,颜色均一,主要反映的是建筑物房顶的色调和颜色。重度受损房屋和倒塌房屋,色调和颜色表现为房顶和瓦砾的混合色调与颜色,表现出多样性和不均一性的特征。
(5)阴影。对于房屋倒损来说,阴影的长短可以辅助确定房顶未受损的房屋是否结构损坏。如果周围地物都有阴影,房顶未受损的房屋没有阴影,则这种房屋可能为整层下沉的房屋。
(6)纹理:未受损房屋和轻度受损房屋的纹理较粗,多为确定性的人工纹理,完整平滑,颗粒状不明显,多为格型;完全倒塌区房屋纹理较细,呈随机性特征,破碎粗糙,颗粒状明显多为点型。
(7)房屋布局与致灾因子的距离。根据相对空间关系,可判定房屋的类型和房屋受损等级。比如,根据操场的位置可判定周围房屋是否为教室。在灾害损失评估中,通常会开展灾害范围评估,将灾区划分为严重受损区、中度受损区、一般受损区、未受损区等。一般情况下,房屋距离致灾因子越近,受灾害影响越大,房屋倒损程度可能越严重。根据房屋所处的位置,可辅助判定受损等级。同样结构的房屋处于严重受损区和轻度受损区,在其他大小、形状、纹理等其他信息无法识别的情况下,可推断其受损程度不同。
(8)相关地物特征判断法。目标地物周围相关的地物特征可辅助开展解译。例如舟曲特大山洪泥石流灾害期间,根据脚手架判断房屋为正在建设中的房屋;泥石流堵塞了白龙河,形成了堰塞湖,导致大量的泥沙和水进入河边的房屋中,造成房屋受损,根据遥感影像上的水体特征,识别此类轻度受损房屋。
2.房屋倒损航空遥感识别标志建立(https://www.xing528.com)
结合以上解译标志规则,建立房屋倒损程度标准。表7-1是房屋倒损程度及影像特征描述。图7-3是遥感影像与野外实地踏勘的对应关系。
表7-1 房屋倒损程度及影像特征描述



图7-3 遥感影像与野外实地踏勘的对应关系
(二)房屋倒损范围和损失评估
综合房屋倒损遥感识别标志、遥感影像特征和舟曲特大山洪泥石流灾害范围评估结果,开展房屋倒损程度识别。表7-2是舟曲县城城区房屋倒损程度统计结果,图7-4是遥感识别结果。
表7-2 研究区舟曲县城城区房屋倒损程度


图7-4 舟曲特大山洪泥石流灾害房屋倒损程度遥感识别图
针对解译标志模糊不清的地区,随机选择样本,开展野外调查,并进行精度评价。野外调查样本分布见图7-5,精度验证结果见表7-3。

图7-5 舟曲特大山洪泥石流灾害房屋倒损野外调查样本分布
表7-3 研究区房屋倒损程度遥感识别精度评价

(1)完全倒塌和未受损房屋在高空间分辨率遥感影像上具有显著而明确的特征,因此,识别精度最高,准确率达到100%。
(2)由于太阳高度角和传感器角度的限制,对地物侧视成像不够,导致严重受损、中度受损、轻度受损等不同受损程度房屋在高空间分辨率影响上存在相似之处,影响了他们的解译精度,解译误差率分别为10.71%、16.67%、20.00%。例如未受损房屋和轻度受损房屋在影像上没有本质区别,难以识别。结构损坏的房屋,如果没有瓦砾散落到地面,难以被高空间分辨率影像识别。此外,处于重灾区的房子,无法判定该房屋周围的废墟属于自身还是周围房屋。
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