基于最大似然法的地震滑坡基于最大似然法的地震滑坡自动提.PDF

专题专题 7 工程地质新观点理论与方法技术工程地质新观点理论与方法技术(摘要编号摘要编号 7-06) 专题专题 工程地质新观点理论与方法技术工程地质新观点理论与方法技术 摘要编号摘要编号 基于最大似然法的地震滑坡基于最大似然法的地震滑坡自动提取自动提取 基于最大似然法的基于最大似然法的地震滑坡地震滑坡自动提取自动提取 1，2 2 1 许冲 ，戴福初 ，徐锡伟 [1]中国地震局地质研究所；北京市朝阳区华严里甲 1 号 100029 ；xuchong@ies.ac.cn [2]中国科学院地质与地球物理研究所；北京市朝阳区北土城西路 19 号 100029 滑坡自动提取与人工目视解译是基于遥感影像的地震滑坡编录的两个主要方法。人工目视解译 方法精度高，但是要求较高的专业知识，效率低，耗时长，需要大量的人力物力；自动提取方法具 有效率高，阈值参数可调节性强的优点，但是结果精度较差，常常会有将裸露的地表、近期填土、 采石场、公路开挖、与其它的人工开挖误判为滑坡。本文选取北川县境内湔江流域的一部分作为研 究区，以 10m 分辨率的 SPOT 5 作为基础影像，采用最大似然法进行地震滑坡自动提取研究，将自 [1] 动提取结果与人工目视解译滑坡编录 对比。最大似然法是一种遥感影像监督分类方法，需要选取 训练样本以进行遥感影像信息自动提取工作。通过对研究区内的 SPOT 5 影像分析，将影像信息分 为林地、水体、滑坡、城镇 4 类，对这 4 类目标分别选取超过 10000 个栅格作为训练样本。样本可 分类性检验结果表明城镇与滑坡样本点互相交错，两者在光谱分类方面不明显，可分类性极小。且 研究区内城镇面积小，且部分被滑坡掩埋，因此将城镇一类去除。为研究阈值对结果的影响，将阈 值分别设置为 0 （无阈值）、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9 共 11 种情况。阈值 是 0 表示影像的所有栅格都会被分类，阈值若为 1 就表示影像的所有栅格都不被分类，当然，阈值 为 1 的结果是没有意义的。阈值越小，表示影像中不被分类的栅格越少，识别的结果滑坡越多，然 而滑坡误判率也会越高。将基于目视解译的滑坡集合定义为 A ，基于自动提取的滑坡集合定义为B ， 那么 A 与 B 的交集就是自动提取得到的正确滑坡。以滑坡实际正确率、提取正确率、总正确率作为 3 个评价指标，(A∩B)/A 为实际正确率，(A∩B)/B 为提取正确率，(A∩B)/ （A ∪B ）为总正确率。当 阈值为0 时实际正确率最高，为 72.304%，对应的提取正确率最低，为29.910%，总正确率为26.836% ； 阈值为 0.9 时实际正确率最低，为 35.795%，对应提取正确率最高，为 71.588%，总正确率为 31.342% 。 在保证滑坡提取足够充分的同时，滑坡误判的情况不可避免的要过多发生。两者的平衡点为阈值取 0.05 的情况，此时滑坡提取的总正确率最高，为 35.520% 。 一系列的有利因素看似本研究应该得到一个令人满意的结果，如研究区内滑坡具有明显区别于 林地与水系的光谱特征，滑坡体大多是结构破坏的滑坡，上面几乎没有覆盖植被，没有云层覆盖的 高质量遥感数据源，研究区内公路、城镇、裸露的山体等容易被误判为滑坡的区域占研究区面积的 比例相当小，各种不同的阈值取值等。然而，最终结果并不乐观，最高总正确率仅为 35.250% 。除 滑坡自动提取方法自身存在的缺陷，如将公路、城镇、裸露的山体等误分类为滑坡，可能还有两个 因素是本文滑坡自动提取总正确率偏低的原因，（1）滑坡人工目视解译编录结果数据是基于更高分 辨率数据源的成果，两者虽然都基于震区水系图进行了几何校正，但是难免会存在一些栅格级别的 误差；（2 ）人工目视解译的结果平滑，与自动提取结果相比，在滑坡的边缘处难免会存在数米的误 差。这两者是导致自动提取结果正确率偏低的不可忽视的因素。虽然自动提取正确率偏低，然而大 滑坡提取结果是比较好的，如研究区内的唐家山滑坡、王家岩滑坡、北川新中崩塌、金竹林碎屑流 等。总之，将滑坡自动提取作为一个辅助的方法，在面对类似汶川地震滑坡这种分布范围广、数量 多、密度大的地震