[發明專利]洪澇災害范圍提取方法及系統

有效

• 申請號: 201710110494.2
• 申請日: 2017-02-28
• 公開（公告）號: CN106872956B
• 公開（公告）日: 2019-05-28
• 發明（設計）人: 徐豐;安凱強;劉俊怡
• 申請（專利權）人: 民政部國家減災中心
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41;G01S7/02;G01S13/90
• 代理公司: 北京紐盟知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11456
• 代理人: 許玉順

本發明涉及洪澇災害范圍提取系統，包括：預處理單元，對極化合成孔徑雷達影像進行極化目標分解，提取相干散射矩陣，利用相干散射矩陣得到極化合成孔徑雷達影像的極化總功率圖像；水體信息增強單元，構建極化水體增強因子，將該水體增強因子作用于極化總功率圖像進行水體信息增強；水體輪廓信息提取單元，針對進行了水體信息增強后的極化總功率圖像，在先驗地理信息系統水體矢量的約束下提取水體輪廓信息；及洪澇災害范圍確定單元，將水體輪廓信息與先驗地理信息系統水體矢量進行比對做差，得到洪澇災害范圍。根據本發明，可以有效區分水體與其粗造度相近的地物，提取出水體覆蓋的洪澇災害范圍，因此可以實時監控災情發展，為災害的防控提供強有力的支持。

技術領域

本發明涉及洪澇災害范圍提取方法，具體地涉及基于極化合成孔徑雷達影像和先驗地理信息系統水體矢量的洪澇災害范圍提取方法。

背景技術

洪澇災害是指因氣象原因使水位異常升高沖破堤岸，淹沒田地房屋，淹死人畜并引發疾病等的自然災害。于是，如何準確預報災害來臨，實時監控災情發展，為災害的防控提供強有力的支持，成為亟待解決的問題。

為了對洪澇災害的面積作出合理的估計，很重要的一步就是要對水體進行識別，從遙感影像上快速提取水體覆蓋范圍。在洪澇災害發生時，傳統光學遙感衛星雖然分辨率較高，但是由于云霧干擾，無法獲取高質量的地物影像。合成孔徑雷達(SyntheticAperture Radar：SAR)作為主動式遙感器，是一種利用雷達本身發射的微波波段進行成像的系統，可以不受拍攝時間和季節的影響而在云雨天氣內連續成像。因此，合成孔徑雷達成像在災害監測尤其是洪澇災害事件的監測中發揮著不可替代的作用。

但是，由于一般的合成孔徑雷達衛星利用相干回波信號進行成像，某些粗糙度相近的地物在合成孔徑雷達衛星影像中表現相似，無法通過肉眼進行區分。例如，水體、裸土、操場、陰影、道路等由于粗糙度小、紋理信息不發育，并且散射類型均為奇次散射，在合成孔徑雷達衛星影像中通常均表現為黑色，無法有效區分。

發明內容

本發明鑒于如上所述的現有技術狀況，其目的在于，提供一種洪澇災害范圍提取方法及系統，基于極化合成孔徑雷達影像，根據不同極化通道關系多角度增強水體信息，并且在水體先驗矢量信息的約束下進行水體分割提取，從而可以有效區分水體與其粗造度相近的地物，提取出水體覆蓋的洪澇災害范圍，因此可以實時監控災情發展，為災害的防控提供強有力的支持。

本發明的洪澇災害范圍提取系統，包括：預處理單元，對極化合成孔徑雷達影像進行極化目標分解，提取相干散射矩陣，利用上述相干散射矩陣得到上述極化合成孔徑雷達影像的極化總功率圖像；水體信息增強單元，構建極化水體增強因子，將該水體增強因子作用于極化總功率圖像進行水體信息增強；水體輪廓信息提取單元，針對進行了水體信息增強后的極化總功率圖像，在先驗地理信息系統水體矢量的約束下提取水體輪廓信息；及洪澇災害范圍確定單元，將上述水體輪廓信息與先驗地理信息系統水體矢量進行比對做差，得到洪澇災害范圍。

進一步，上述水體信息增強單元利用所述相干散射矩陣構建水體增強因子：

(1)式中，EI(x)表示像素x處水體增強因子，|T₁₁(x)|、|T₂₂(x)|、|T₃₃(x)|表示所述相干散射矩陣中對角線元素的絕對值，α表示權重調節系數，根據實驗經驗，設置在1-2之間。

進一步，上述水體輪廓信息提取單元通過設置上述先驗地理信息系統水體矢量的緩沖區，對上述水體信息增強后的上述極化總功率圖像進行演化約束，獲取水平集分割演化的初始輪廓，并且設置輪廓內外的演化驅動力參數，進行極化合成孔徑雷達影像中水體的演化，得到水體輪廓信息。

進一步，上述水平集分割演化通過圖像特性構建不同的能量函數來驅動水平集函數進行曲線演化，分割圖像。