海地地震（2010）遥感分析速报联合国数据集的研发

刘  闯1，郭华东2，吕婷婷2*，王晋年2，刘定生2，王世新2，顾行发2，曲国胜3

1. 中国科学院地理科学与资源研究所，北京 100101；2. 中国科学院遥感与数字地球研究所，
北京 100101；3. 中国地震应急搜救中心，北京 100049

摘  要：2010年1月12日21:53:10（UTC）位于加勒比地区伊斯帕尼奥拉岛的海地发生里氏7.0级地震，震中（18.457°N，72.533°W）距离海地首都太子港约15 km。由于本次地震震源浅（约10 km）、靠近城市，而且该地区房屋建筑抗震能力较差，故造成大量人员伤亡和财产损失。地震发生后，联合国启动对海地展开救灾行动的应急机制。中国科学院自2007-2012年担任联合国信息通讯与发展全球联盟领域优先计划-科学数据在发展中国家共享与应用全球联盟（UNDESA GAID-eSDDC）项目领衔单位。海地地震发生后，项目组成员采取紧急行动，收集和整理了该区域震前震后的的卫星遥感数据，即2010年1月10日QuickBird 卫星影像数据、2010年1月13日北京-1遥感数据、2010年1月13日和2010年1月16日GeoEye遥感数据等多时相遥感影像，采用人工目视解译方法提取了海地地震后的道路信息、建筑物受损信息、临时避难帐篷信息，并对灾害信息进行了统计分析，形成了海地地震（2010）太子港及毗邻地区受灾遥感分析速报联合国数据集。

关键词：海地；地震；2010年；道路；受损房屋

DOI: 10.3974/geodp.2017.02.10

 

1  前言

2010年1月12日21:53:10（UTC）位于加勒比地区伊斯帕尼奥拉岛的海地发生里氏7.0级地震（USGS），震中位于18.457°N，72.533°W（图1），距离海地首都太子港约15公里[1]。由于本次地震震源浅（约10 km）、靠近城市，而且该地区房屋建筑抗震能力较差，故造成大量人员伤亡和财产损失。据后来报道，这次地震造成大约30万人死亡、30万座房屋受损。

地震发生后，联合国启动紧急援助机制，联合国减灾防灾委员会立即动员各有关国家和组织采取援助措施。中国科学院在2007-2012年间，担任联合国信息通信与发展全球联盟（UNGAID）优先领域集合——发展中国家科学数据共享与应用（e-SDDC）计划领衔单位。海地地震（2010）发生后，UN GAID e-SDDC立即启动应急遥感数据分析工作，30多位遥感分析专家和学者参加了数据分析和速报工作。本项研究利用可获取的GeoEye（美国，2010年1月16日）、QuickBird（美国，2010年1月16日）、BJ-1（中国，2010年1月13日）和Google Earth等高空间分辨率的震前震后遥感数据，采用了人工目视解译方法提取了海地地震后的道路信息、建筑物受损信息、临时避难帐篷信息，并对灾害信息进行了统计分析。分析结果和数据于2010年1月18日速报到联合国减灾防灾委员会（UN DPIDER）和）联合国经社事务部（UNDESA，纽约），得到联合国感谢回复。本次案例也充分反映了遥感技术在地震灾害损失评估中充分发挥了其时效性好、信息量丰富的优点，它不仅可获取大量、及时的有关信息，而且涉及区域面积广，在地震的快速评估中发挥重要作用[2]。

2  数据集元数据简介

图1  海地地震震中位置图

海地地震（2010）太子港及毗邻地区受灾遥感分析速报联合国数据集[3]的名称、短名名称、作者信息、地理区域、数据年代、空间分辨率、出版与共享服务平台等信息一并列于表1。

3  数据采集及研发方法

海地地震（2010）太子港及毗邻地区受灾遥感分析速报联合国数据集的研发依据和研发流程如下：利用2010年1月10日QuickBird卫星影像数据、2010年1月13日北京-1遥感数据、2010年1月13日和2010年1月16日GeoEye等震前和震后的高空间分辨率遥感数据，进行地震破坏的遥感表征目视分析，即根据影像特征，如形状、大小、阴影、色调、颜色、纹理、图案、位置和布局等建立起影像和实地目标物之间的对应关系[5–6]，从而提取出结构明显破损的建筑物、临时避难帐篷点和道路信息，提取的灾害信息结果进行分组交叉验证。使用的遥感数据见表2，具体流程见图2。

由于海地地震灾后信息提取采用人工目视解译的方法，为了最大限度避免由于人员不同造成的提取结果的差异，在建立解译标识后对参加培训的35名人员进行了培训，对解译标识的确定以及板块、线条的勾画标准进行了统一规定。

（1）海地地震后的道路信息

高分辨率遥感影像中道路表现为局部灰度相似，宽度变化缓慢的狭长区域，道路一般有两条明显的边缘线，多受路面上的汽车影响。图3为海地道路影像图。

（2）建筑物受损信息

地震使建筑物发生不同程度的倒塌和破坏，建筑物的规则结构受到破坏。建筑物倒塌

 

表1  海地地震（2010）太子港及毗邻地区受灾遥感分析速报联合国数据集元数据简表

条  目

描    述

数据集名称

海地地震（2010）太子港及毗邻地区受灾遥感分析速报联合国数据集

数据集短名

HaitiEQ_2010data

数据作者

刘  闯 L-3684-2016, 中国科学院地理科学与资源研究所, lchuang@igsnrr.ac.cn

郭华东 G-9388-2017, 中国科学院遥感与数字地球研究所, hdguo@radi.ac.cn

吕婷婷 R-8978-2016, 中国科学院遥感与数字地球研究所, lvtt@radi.ac.cn

王晋年 E-2431-2017, 中国科学院遥感与数字地球研究所, jwang@radi.ac.cn

刘定生 L-7432-2016, 中国科学院遥感与数字地球研究所, dsliu@radi.ac.cn

王世新 中国科学院遥感与数字地球研究所, wsx@radi.ac.cn

顾行发 L-7328-2016, 中国科学院遥感与数字地球研究所, guxingfa@radi.ac.cn  

曲国胜 中国地震应急搜救中心, qgsh@263.net

地理区域

18.5°N-18.7°N，72.2°W-72.47°W

数据年代

2010年

数据空间分辨率

1 m

数据文件个数

3

数据格式

.kmz, .shp, .zip

数据量

2.5 MB

数据集组成

数据集由3部分组成：

（1）2010年海地地震房屋受损压缩数据HTI_Collapsed_house.zip，数据量441 KB。原始数据为ARCGIS的.shp格式

（2）2010年海地地震临时避难场所数据HIT_Camp.zip，数据量66 KB。原始数据为ARCGIS的.shp格式

（3）2010年海地道路数据HIT_Road.zip，数据量842 KB。原始数据为ARCGIS的.shp格式

基金项目

中国科学院（CXIOG-D04-03）

出版与共享服务平台

全球变化科学研究数据出版系统 http://www.geodoi.ac.cn

地址

北京市朝阳区大屯路甲11号100101，中国科学院地理科学与资源研究所

知识产权保护与数据共享政策

全球变化科学研究数据出版系统的“数据”包括元数据（中英文）、实体数据（中英文）和通过《全球变化数据学报》（中英文）发表的数据论文。其共享政策如下：（1）“数据”以最便利的方式通过互联网系统免费向全社会开放，用户免费浏览、免费下载；（2）最终用户使用“数据”需要按照引用格式在参考文献或适当的位置标注数据来源；（3）增值服务用户或以任何形式散发和传播（包括通过计算机服务器）“数据”的用户需要与全球变化科学研究数据出版系统编辑部签署书面协议，获得许可；（4）摘取“数据”中的部分记录创作新数据的作者需要遵循10%引用原则，即从本数据集中摘取的数据记录少于新数据集总记录量的10%，同时需要对摘取的数据记录标注数据来源[4]

表2  GeoEye、Quick bird、BJ-1遥感数据指标表[7–8]

卫星

国家

公司

传感器

空间分辨率

重访周期

获取日期

获取网站

GeoEye-1

美国

GeoEye,

Inc. Nasdaq

全色传感器
多谱段传感器

0.41 m（星下点）

1.65 m（星下点）

3天

2013年1月13日
2013年1月16日

http://www.google.com/relief/haitiearthquake/geoeye.html

Quick Bird

美国

DigitalGlobe

全色传感器
多谱段传感器

0.61 m（星下点）

2.44 m（星下点）

1–6天

2010年1月10日

ftp://ftp.digital global.com

BJ-1

中国

二十一世纪空间技术应用股份有限公司

全色传感器

多谱段传感器

4 m（星下点）

32 m（星下点）

2–3天

2010年1月13日

 

图3  海地道路影像

图2  海地地震灾害信息提取流程图

 

的影像特征为：建筑物外形轮廓图案消失，或外形图案影像凌乱，轮廓影像不清，倒塌物为不同色调的杂乱的斑点状，照射光线呈漫反射状态。建筑物部分倒塌的影像特征为：房屋的平面几何形态遭到破坏，纹理的韵律被打破，倒塌部分在影像上呈暗或黑色，为无规则的斑点状，使原来规则的色调发生变化。图4是某一明显破损的建筑物在震前和震后的对比图，可以看出该建筑物地震前后的几何形状和色调发生改变，而且目标周围出现大量的倒塌堆积物。目视解译要求为受损建筑物的勾画形状尽量与房子形状保持一致，长方形或方形。如果房屋倒塌连片，可以连片勾画，但勾画的边界方向尽量与街区道路走向一致，不要与街道相交。