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利用ArcGIS Notebook 深度学习进行灾后损失评估

 LibraryPKU 2019-08-16
发生自然灾害后,一般需要做评估,传统保险公司或管理者必须要靠人工解译影像和实地考察的方法来评估损害与损失,这样的效率十分缓慢。灾害范围如果更大的话,就会延迟应急救援,灾民的生命财产安全得不到更好的保障。

成立于1992年的美国USAA(The United Services Automobile Association)保险公司,是一个多样化的金融服务集团公司,拥有1300万成员,他们通过用创新的手段获取数据,并在灾害中积极主动的提供必要的地图数据,及时对发生的灾害作出有效的损伤评估。

该图能实时显示测洪水报警和冰雹,还有东海岸的暴风雨等情况。

下面是在2018年11月美国加州发生的Woolsey火灾中的一个应用案例。Woolsey火灾燃烧了15天,损坏了近97,000英亩(约等于60万亩),并摧毁了数千个建筑物。通过ArcGIS中的深度学习,快速识别火灾周围的受损建筑,快速跟踪受影响居民和企业,让调节员处理保险索赔的时间。

Woolsey火灾中的遥感影像目视解译

 在火灾周围用无人机捕获了受影响区域的高分辨率影像。影像总大小为40 GB,并使用镶嵌数据集进行管理。

下图为火灾前后的影像以及不同角度的影像数据,通过火灾前的影像可判断房屋的结构及作用,通过下面的不同来源的航拍数据作为依据,在影像上根据已有的区块数据,将房屋独立分割开,这样就清晰的看到只有单独的一栋房屋受损,不与其他建筑相连。

同时,我们还可以利用无人机数据建立倾斜摄影模型,直观立体地分辨出房屋受损的具体情况。

ArcGIS Notebook Server+深度学习解译遥感影像

上述案例只能用来判断少量的建筑物损毁情况,但对于Woolsey 火灾有大概9000多座建筑物损毁,这样的工作量人工完成是难以承受的。因此,可采用ArcGIS Notebook Server和深度学习的模式完成损毁房屋的提取。下图为ArcGIS Notebook Server进行深度学习识别地物。

ArcGIS Notebook Server

使用ArcGIS Pro可以训练神经网络模型,将完好的建筑和损坏建筑进行模型训练,训练完成的模型识别建筑物准确率可以到达99%,可以使之前几天要完成的工作变为几分钟内完成。


我们还可以进一步来分析数据,通过使用ArcGIS Business Analyst的信息图表,可以展示沿海地区火灾中受损的情况,受灾人口的情况,例如老人与孩子的情况等,并生成有价值的评估报告,帮助决策者更快作出决策。

Oriented Imagery近距离观察受灾情况

利用Oriented Imagery功能可以在任何位置、任何角度访问影像。

下图为火灾后烟雾笼罩的遥感影像,从直观上看,根本对图上信息无法识别,不能直接判断火灾现场是否已经可以进入或者是否危险已经消失。

烟雾笼罩的遥感影像      

利用街景中的摄像头来获取固定位置的影像信息,可以转动摄像头查看周围具体情况。通过不同的装置查看到不同位置的火灾现场情况,会发现有的地方建筑物已经完全损毁,有的地方还有野火未熄灭的情况存在。

通过Oriented Imagery看到整个地区已经被全部损毁。

总结

本案例利用遥感影像技术在灾害评估中应用的关键技术点总结如下:

1、不同时期遥感影像的对比解译

2、使用无人机数据制作3D倾斜模型

3、遥感影像的深度学习模型训练与识别

4、ArcGIS Notebook server直观流畅的应用程序

5、Oriented Imagery随时随地不同角度访问影像


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