萤火虫

武大CVEO小组黎巴嫩首都爆炸事件效果评


当地时间8月4日下午6时左右,黎巴嫩首都贝鲁特港口区发生巨大爆炸,爆炸接连发生两次,导致多栋房屋受损,玻璃被震碎,天上升起红色烟雾。

爆炸现场图片

当地时间下午18时左右,贝鲁特港口发生第一起爆炸事故,随后的第二起爆炸事故破坏力要比第一起强得多,爆炸将巨大的烟柱蘑菇云和碎片送上天空,紧接着一股类似龙卷风的冲击波夷平港口,横扫贝鲁特,让首都贝鲁特近一半的建筑受损。

爆炸受损建筑

根据网传视频显示,爆炸现场一片狼藉,仓库被夷为平地,有幸存者从头到脚都都沾满鲜血。一名贝鲁特居民称,她在自家阳台上目睹了第二起爆炸事故,“我们听到爆炸声,看到了蘑菇云。爆炸的冲击波将我们冲回屋内”。

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据报道,截止8月8日,爆炸已造成人死亡、约人受伤,约30万民众无家可归。

爆炸发生地

我们这次依然采用了全球范围内分辨率最高的免费光学遥感影像——欧空局的哨兵二号(Sentinel-2)的数据对爆炸效果进行评估。

哨兵二号影像总共包括12个波段,其中三个可见光波段(2、3、4波段)和一个近红外波段(8波段)的空间分辨率达到了10米,可实现同一地区5天内的重访。这次爆炸发生在8月4日,而哨兵2号刚好在8月3日获取了该地区的影像,所以我们只能等8号才能获取到该地区爆炸后的新影像进行评估。8号影像一更新,我们就下载了哨兵2号影像,再获取爆炸发生前的云量少、适宜观察的7月24日的影像,我们CVEO小组成员开始了数据处理。

1.基于哨兵2号的目视解译

我们获取了7月24日和8月8日的哨兵二号影像(均为Level-2A级别,即经过了大气校正后的影像),如下所示:

7月24日影像

8月8日影像

如果直接采用目视解译的方法,对比还是很明显的,从上图中可以很明显地看出受爆炸影响的大致范围(图中蓝色方框内,图中黄色圆圈为爆炸发生处)。

2.假彩色图像对比

对于多波段遥感图像,选取其中的3个波段,分别赋予红、绿、蓝三种原色,即可在屏幕上合成彩色图像。当选取的波段为可见光波段时,与红、绿、蓝三原色分别对应,合成的图像为真彩色图像,真彩色图像颜色与地物真实颜色相近;当任意3个波段与三原色对应时,所合成的图像为假彩色图像,假彩色图像并不表示地物真实的颜色。

假彩色合成选用的波段应该以地物的光谱特征作为出发点,不同的波段合成方式,用来突出不同的地物信息。在标准假彩色图像中,突出了植被、水体、城乡、山区、平原等特征,植被为红色、水体为黑色或蓝色、城镇为深色,地物类型信息丰富。在哨兵2号影像中,波段2为蓝波段,波段3为绿波段,波段4为红波段,波段8为近红外波段,所以小编对8、4、3波段分别赋予红、绿、蓝色合成了假彩色图像来看我们之前找到的爆炸区域,如下所示:

7月24日假彩色图像

8月8日假彩色图像

图中红色区域是植被所覆盖的区域,可以看到,爆炸后,爆炸点周围的植被减少了,如上两图中黄色圆框内区域,植被明显减少;其他被波及的地方植被减少不那么明显,但也能看出植被数量受爆炸的影响而减少(如绿色圆圈内区域)。

3.两时相NDVI图像对比

NDVI是植被覆盖指数,它用于检测植被生长状态、植被覆盖度和消除部分辐射误差等,一般情况下,NDVI值越高,植被覆盖率越高。我们利用snap软件制作出两时相的NDVI图像(如下图)

7月24日NDVI图像

8月8日NDVI图像

图中颜色越红的地方植被覆盖率越高,NDVI值越高,从上面两幅图可看出,爆炸之后,爆炸地方周围植被减少,颜色变浅,NDVI值也降低了(图中圆圈内)。

4.利用QGIS进行差分渲染

为了更明显地观察爆炸的影响,我们还利用QGIS里的图层叠加的差分(difference)功能,将两时相近红外波段对比结果进行渲染,影像颜色越红,说明两时相图像差异越大,差分渲染结果如下图:

可以看出,在爆炸的区域中,被炸毁的建筑物的地方,呈现为红色小矩形(图中黄色方框内),表示这些建筑物在爆炸中被毁掉,并且颜色越红,表示毁坏程度越大。还有港口被炸出的一个大坑,也可以清楚的看到(图中黄色圆圈内)。

5.其他的一些变化

从差分渲染图像中,我们还可以观察出一些其他的变化~

1)船藏起来了

差分渲染图像

7月24日哨兵2号影像

8月8日哨兵2号影像

由上面几张图可以看出,7月24日还有船出海,港口也有船只停放,8月8日爆炸发生后,这些船都藏起来了,很明显,差分渲染图中几个黄色方框框起来的就是那些藏起来的船。

2)多出来的水坑

在植被损毁严重的区域,我们竟然发现了一个多出来的水坑(如下图黄色圆圈内所示):

7月24日影像

8月8日影像

7月24日假彩色图像

8月8日假彩色图像

大概是爆炸炸出个水坑?

3)还剩一半的粮仓

在爆炸的港口,有一座巨大的粮仓,爆炸发生后,粮仓受到很大的破坏,迎着爆炸地点的一侧,第一排筒仓基本被炸碎,第二排筒仓倒了一半,只有第三排筒仓基本完整,从爆炸后的照片也可以看出,筒仓前面都是金黄色的小麦(如下图)。

被破坏的筒仓

但是相比于爆炸点周围其他建筑物来说,这个粮仓还是相当坚固的。我们也可以在哨兵2号影像中找到这个坚固的粮仓(如下图)

7月24日爆炸前真彩色影像

8月8日爆炸后真彩色影像

7月24日爆炸前假彩色影像

8月8日爆炸后假彩色影像

如图,可以看到爆炸前粮仓的位置(蓝色矩形内)和残余的粮仓(黄色圆圈内)以及金黄色的小麦(粮仓右侧的黄色区域)。那么,粮仓是否帮助它后面的建筑物或者区域抵挡了爆炸的冲击呢?由于我们所用的影像的分辨率有限,从影像上并不能清晰地看出粮仓是否为它后面的区域抵挡了爆炸的冲击,但我们可以通过新闻报道中的清晰卫星图片来进行分析:

爆炸前图片

爆炸后图片

从上面两张图片中我们可以看出,爆炸中心附近的建筑物几乎被夷为平地(上面前两张图中红色方框内),但在粮仓后方的建筑,虽然已经基本看不出原来的样子,但还留得个骨架在原地(上三张图中黄色方框内),这可能是粮仓给它们的最后的爱了吧。要说粮仓的最爱,大概就是躲在粮仓正后方那个小房子了(上三张图中图中红色圆圈内),可以看到,爆炸后它并没有倒塌(如下图中红色圆圈内)

正是由于粮仓为它抵挡了爆炸的冲击,这个小房子才得以幸存。所以,可以看出,粮仓是有帮助它后面的区域抵挡了一部分爆炸的冲击的。

6.总结

本文通过对遥感影像的分析以及对新闻资料的收集整理,大致可以确定爆炸的直接受灾的范围。这次爆炸发生的强度以及影像范围都很大,建筑物损毁也很严重,故在遥感影像上可以直观地显示出来,但当影响范围较小,造成的损害较轻时,如何运用遥感影像评估类似事件所产生的影响,是一个有待我们研究的方面。

本文所有分析均为一家之言,如有不足,欢迎指正!

参考资料

1.黎巴嫩首都发生巨大爆炸,至少73人死多人伤,观察者网


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