一种基于无人机遥感影像的风暴潮灾害评估方法技术

本发明专利技术涉及一种基于无人机遥感影像的风暴潮灾害评估方法，包括：S1：利用无人机获取渔排养殖区的灾前渔排遥感影像图和灾后渔排遥感影像图；S2：基于渔排检测指数阈值采用直方图双峰法获取灾前渔排面积；同时，采用最近邻图像匹配方法，将灾后渔排遥感影像图与灾前渔排遥感影像图进行匹配，获取灾后渔排面积；S3：获取受灾前后渔排面积变化值；S4：获取渔排面积损失率；S5：根据本次风暴潮的风暴增水等级选取预设的渔排损毁率，获取损失率和损毁率的比例；S6：获取渔排受灾损毁面积。与现有技术相比，本发明专利技术既提高了灾情评估的时效性，又保障了调查评估的科学、规范性，并可以将无人机影像图作为后续检查的依据。

A storm tide assessment method based on unmanned aerial vehicle remote sensing image

The invention relates to a method of assessment, storm surge disasters based on UAV remote sensing image includes: S1: the use of UAVs for fishing and breeding area of pre disaster Yupai remote sensing image and post disaster Yupai remote sensing image; S2: Yupai detection index using the histogram threshold method to obtain the Shuangfeng disaster area based on row; at the same time, using the nearest neighbor matching methods, the post disaster row of remote sensing images and remote sensing images before disaster Yupai, obtaining post disaster fishing area; S3: get value changes before and after the fishing area affected; S4: get the fishing area loss rate; S5: according to the storm surge the storm surge level select a preset Yupai damage rate, loss rate and damage rate of obtaining ratio; S6: get Yupai disaster damage area. Compared with the existing technology, the invention not only improves the timeliness of disaster assessment, but also ensures the science and normalization of investigation and evaluation, and makes UAV image map the basis for subsequent inspection.

【技术实现步骤摘要】
一种基于无人机遥感影像的风暴潮灾害评估方法
本专利技术涉及防灾减灾领域、灾害评估领域，尤其是涉及一种基于无人机遥感影像的风暴潮灾害评估方法。
技术介绍
我国海洋灾害损失约占全部自然灾害总损失的10％，而风暴潮灾害又为海洋灾害之首。有效的评估出风暴潮灾害对沿海养殖区造成的损失，能积极的针对灾害损失情况进行救助及补偿工作，风暴潮灾害损失的评估可简单分为两种：一是灾害的预评估，也就是在灾害发生之前的预测性评估(风险性评估)；二是灾害发生过后的监测性评估,即灾害发生后通过现场实际调查测算迅速估算其大概的损失。两者评估的准确性不同，具有不同的意义和用途。风暴潮灾害发生后，各级海洋行政部门都积极组织实施救灾相关工作，保障灾民的基本生活、最大限度地降低灾害造成的损失。据了解，目前对于风暴潮灾害造成养殖区直接经济损失评估主要是通过现场调查、报送上级的方式，海洋行政部门工作人员结合个人经验、历史数据统计、上报材料进行分析决策。虽然防灾减灾工作取得了巨大成效，但是随着新时期发展，现行灾害评估机制与实际需求相比较尚存在值得改进的地方。具体包括以下几个方面：一是风暴潮灾害评估过程中需要深入沿海到各渔民、涉海企业进行详细的摸底调查，救助程序复杂且需要投入较多的人力物力，并需要花费较多的时间才能实现灾情的评估，满足不了海洋与渔业管理部门在业务上的快速响应需求；二是为了得到更多的补偿或者调查未覆盖全面，在调查过程中存在多报、重报、漏报的现场，易造成灾害评估重复或遗漏等不均行为，灾害评估工作具有很大的随意性与盲目性。本专利技术方法主要研究风暴潮灾害发生过后的沿海养殖区监测性评估方法，并主要考虑灾害的直接损失，也就是评估灾害造成的养殖区物质财产损失。目的在于对灾害发生时造成的养殖区直接经济损失作出快速估计，以便及时为救灾决策提供参考依据。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于无人机遥感影像的风暴潮灾害评估方法，既提高了灾情评估的时效性，又保障了调查评估的科学、规范性，并可以将无人机影像图作为后续检查的依据。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种基于无人机遥感影像的风暴潮灾害评估方法，包括以下步骤：S1：利用无人机获取渔排养殖区的灾前渔排遥感影像图和灾后渔排遥感影像图；S2：根据灾前渔排遥感影像图获取渔排检测指数阈值，基于渔排检测指数阈值采用直方图双峰法由灾前渔排遥感影像图获取灾前渔排面积S1；同时，采用最近邻图像匹配方法，将灾后渔排遥感影像图与灾前渔排遥感影像图进行匹配，获取灾后渔排面积S2；S3：获取受灾前后渔排面积变化值ΔS，满足以下公式：ΔS＝S1-S2；S4：获取渔排面积损失率L损失，满足以下公式：L损失＝ΔS/S1；S5：根据本次风暴潮的风暴增水等级选取预设的渔排损毁率L损毁，获取损失率和损毁率的比例L，满足以下公式：L＝L损毁/L损失；S6：获取渔排受灾损毁面积S损毁，满足以下公式：S损毁＝L×ΔS，该渔排受灾损毁面积S损毁作为风暴潮灾害评估结果。所述获取灾后渔排面积S2的步骤具体为：首先，将灾前渔排遥感影像图作为训练样本，按照8×8的像素大小对训练样本的图像进行分割，并对训练样本中渔排区域和背景水体区域进行特征训练，提取出渔排区域和背景水体区域对应的特征及灾前渔排遥感影像图的渔排区域判断结果并存储；然后，基于渔排区域和背景水体区域对应的特征获取灾后渔排遥感影像图的渔排区域判断结果，采用最近邻图像匹配方法，将灾后渔排遥感影像图的渔排区域判断结果的特征点与灾前渔排遥感影像图的渔排区域判断结果的特征点进行匹配，删除灾后渔排遥感影像图中与灾前渔排遥感影像图的渔排区域判断结果的特征点不匹配的渔排区域判断结果的特征点；最后，根据筛选出的灾后渔排遥感影像图的渔排区域判断结果的特征点获取灾后渔排面积S2。所述渔排损毁率L损毁通过风暴潮的风暴增水等级划分和历史灾害情况中渔排受损区域统计获取，并反映出渔排受损区域占渔排受灾前区域的面积比例。所述渔排损毁率L损毁的取值准则具体为：若风暴潮前后増水高度H∈(30，50]cm，则L损毁＝0；若风暴潮前后増水高度H∈(50，100]cm，则L损毁＝0.1；若风暴潮前后増水高度H∈(100，150]cm，则L损毁＝0.5；若风暴潮前后増水高度H∈(150，200]cm，则L损毁＝0.69；若风暴潮前后増水高度H∈(200，300]cm，则L损毁＝0.85；若风暴潮前后増水高度H＞300cm，则L损毁＝1。所述渔排检测指数阈值Q满足以下公式：式中，为样本区的渔排检测指数的平均值，σ为样本区的渔排检测指数的方差。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1、本专利技术考虑在风暴潮灾害前后采用无人机遥感的方式及时获取台风登陆点附近的高分辨遥感影像，通过对遥感影像进行分析处理，提取研究沿海养殖区的灾害损失信息并对其进行对比分析，并通过渔排监测指数阈值快速提取算法、直方图双峰法和最近邻图像匹配方法，将定性分析和定量分析有机地结合起来，开展了台风灾害造成的渔排损毁分析，初步推算出台风造成的渔排损毁面积的评估，为渔业管理提供有效的技术支持。2、本专利技术中灾后渔排面积的计算通过最近邻图像匹配方法，最近邻图像匹配方法相比单独用直方图双峰法利用灾后渔排与灾前相比存在相同特征点的原理刷选出正确的特征点可以获取精度更高的结果。3、本专利技术结合风暴潮的风暴增水等级划分和历史灾害情况中渔排受损区域统计设置渔排损毁率，并根据实时风暴潮的风暴增水等级选取最优的渔排损毁率，从而提高渔排损毁面积评估的准确度，为开展灾后初步评估提供可靠保障。4、无人机遥感系统由于具有响应迅速、起降方便、可低空作业、分辨率高等优点，在风暴潮灾害调查及评估中有很好的时效性；通过无人机影像图客观反映出受灾的情况，降低风暴潮灾害评估的随机性和盲目性。附图说明图1为本专利技术方法流程图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。如图1所示，一种基于无人机遥感影像的风暴潮灾害评估方法包括以下步骤：S1：利用无人机获取渔排养殖区的灾前渔排遥感影像图和灾后渔排遥感影像图。本方法通过无人机遥感对易受风暴潮影响的沿海养殖区进行监测，实时掌握养殖区灾前灾后的实时变化情况，利用无人机获取的正射影像图，为后续获取灾前灾后渔排面积提供数据保障。具体步骤如下：(1)影像数据获取、处理及正射影像生成1)研究区域选取及航线设计根据台风登陆的情况，选取登陆点附近的海域区域作为航拍区域评估其风暴潮灾害损失，为保证航拍区域承灾体灾害损失情况清晰易读，本次航拍地面分辨率应优于0.1m，因此设定飞行航高为500m，设定航向重叠为80％、旁向重叠为65％。航线的设计根据实际现场进行设定，需要满足能够覆盖研究海域内的影响资料。2)飞行数据获取及影像资料质量检查在适合无人机航拍的天气情况下进行航拍影像获取，对于缺漏、模糊的影像资料进行补测，直到满足正射影像生成的要求。3)影像数据处理及正射影像生成①基于SIFT(Scale-invariantfeaturetransform)算法实现影像拼接通过计算机技术，利用SIFT算法将无人机拍摄的数张有重叠本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于无人机遥感影像的风暴潮灾害评估方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：利用无人机获取渔排养殖区的灾前渔排遥感影像图和灾后渔排遥感影像图；S2：根据灾前渔排遥感影像图获取渔排检测指数阈值，基于渔排检测指数阈值采用直方图双峰法由灾前渔排遥感影像图获取灾前渔排面积S1；同时，采用最近邻图像匹配方法，将灾后渔排遥感影像图与灾前渔排遥感影像图进行匹配，获取灾后渔排面积S2；S3：获取受灾前后渔排面积变化值ΔS，满足以下公式：ΔS＝S1‑S2；S4：获取渔排面积损失率L损失，满足以下公式：L损失＝ΔS/S1；S5：根据本次风暴潮的风暴增水等级选取预设的渔排损毁率L损毁，获取损失率和损毁率的比例L，满足以下公式：L＝L损毁/L损失；S6：获取渔排受灾损毁面积S损毁，满足以下公式：S损毁＝L×ΔS，该渔排受灾损毁面积S损毁作为风暴潮灾害评估结果。

【技术特征摘要】
1.一种基于无人机遥感影像的风暴潮灾害评估方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：利用无人机获取渔排养殖区的灾前渔排遥感影像图和灾后渔排遥感影像图；S2：根据灾前渔排遥感影像图获取渔排检测指数阈值，基于渔排检测指数阈值采用直方图双峰法由灾前渔排遥感影像图获取灾前渔排面积S1；同时，采用最近邻图像匹配方法，将灾后渔排遥感影像图与灾前渔排遥感影像图进行匹配，获取灾后渔排面积S2；S3：获取受灾前后渔排面积变化值ΔS，满足以下公式：ΔS＝S1-S2；S4：获取渔排面积损失率L损失，满足以下公式：L损失＝ΔS/S1；S5：根据本次风暴潮的风暴增水等级选取预设的渔排损毁率L损毁，获取损失率和损毁率的比例L，满足以下公式：L＝L损毁/L损失；S6：获取渔排受灾损毁面积S损毁，满足以下公式：S损毁＝L×ΔS，该渔排受灾损毁面积S损毁作为风暴潮灾害评估结果。2.根据权利要求1所述的一种基于无人机遥感影像的风暴潮灾害评估方法，其特征在于，所述获取灾后渔排面积S2的步骤具体为：首先，将灾前渔排遥感影像图作为训练样本，按照8×8的像素大小对训练样本的图像进行分割，并对训练样本中渔排区域和背景水体区域进行特征训练，提取出渔排区域和背景水体区域对应的特征及灾前渔排遥感影像图的渔排区域判断结果并存储；然后，基于渔排区域和背景水体区域对应的特征获取灾后渔排遥感影像图的渔排区域判断结果，采用最近邻图像匹...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈博嘉，林伟斌，汤礼清，蔡建统，单森华，
申请(专利权)人：福建四创软件有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35