Hazard-based images comparison methods for damage assessment in emergency mapping

ABSTRACT

Damage assessment is a priority task of emergency mapping after a natural disaster (e.g. earthquake, flood, tsunami). The production of these ‘impact maps’ in the hours following a natural disaster subjects emergency mapping operators to strong productivity constraints. To perform damage assessment, comparisons between satellite images captured before and after the natural disaster are carried out. However, existing tools implemented in GIS or remote sensing software remain limited in terms of functionalities for images comparisons, which does not provide a significant efficiency gain for emergency mapping operators. In order to propose more efficient images comparison methods, an investigation of spatial multiplexing techniques developed in the fields of human–computer interaction and geovizualisation is first carried out. We assume that to facilitate the comparison of images before and after a natural disaster, it is necessary to take into account the specific spatial behavior of the considered hazard. In this purpose, we propose to develop hazard-based images comparison methods, which signifies that the transition between images is guided by the spatial diffusion characteristics of the studied natural disaster. A generic model for hazard-based images comparison is therefore proposed, as well as a first implementation of a prototype in a GIS software.

RÉSUMÉ

L’évaluation des dommages est une tâche prioritaire de cartographie d’urgence suite à une catastrophe naturelle (par exemple un tremblement de terre, une inondation, un tsunami). La production des ces « cartes d’impacts » dans les heures suivant une catastrophe naturelle soumet les opérateurs de cartographie d’urgence à de fortes contraintes de productivité. Pour réaliser une évaluation des dommages, des comparaisons entre images acquises avant et après la catastrophe naturelle sont menées. Cependant, les outils existants implémentés dans les logiciels SIG ou de télédétection demeurent limités en termes de fonctionnalités pour la comparaison d’images, ce qui n’apporte pas un gain d’efficacité signifiant pour les opérateurs de cartographie d’urgence. Afin de proposer des méthodes de comparaison d’images plus efficaces, une investigation des techniques de multiplexage spatial développées dans les domaines de l’interaction homme-machine et de la géovisualisation est tout d’abord effectuée. Nous supposons que pour faciliter la comparaison d’images avant et après une catastrophe naturelle, il est nécessaire de prendre en compte le comportement spatial spécifique de l’aléa considéré. Dans cette optique, nous proposons de développer des méthodes de comparaison d’images basées sur l’aléa, ce qui signifie que la transition entre images est guidée par les caractéristiques de diffusion spatiale de la catastrophe naturelle étudiée. Un modèle générique pour la comparaison d’images basée sur l’aléa est ainsi proposé, ainsi qu’une première implémentation d’un prototype dans un logiciel SIG.

KEYWORDS:

• Emergency mapping
• natural hazard
• satellite images
• multiplexing

Disclosure statement

No potential conflict of interest was reported by the author.

Notes on contributor

Jean-François Girres is an associate professor at the University Paul-Valéry Montpellier 3 and a member of the GRED research unit. He holds a PhD in Geographic Information Science and Technology from Paris-Est University, which he conducted in the COGIT laboratory at IGN France. His research interests focus on spatial data quality, multi-scale representations, and geovisualization.

ORCID

Jean-François Girres http://orcid.org/0000-0002-5920-939X

Additional information

Funding

The author acknowledges Agence Nationale de la Recherche for the funding of this research.