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Automated building characterization for seismic risk assessment using street-level imagery and deep learning

Aravena Pelizari, Patrick und Geiß, Christian und Aguirre, Paula und Santa Maria, Hernan und Merino Pena, Yvonne und Taubenböck, Hannes (2021) Automated building characterization for seismic risk assessment using street-level imagery and deep learning. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 180, Seiten 370-386. Elsevier. doi: 10.1016/j.isprsjprs.2021.07.004. ISSN 0924-2716.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
20MB

Offizielle URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0924271621001817?via%3Dihub

Kurzfassung

Accurate seismic risk modeling requires knowledge of key structural characteristics of buildings. However, to date, the collection of such data is highly expensive in terms of labor, time and money and thus prohibitive for a spatially continuous large-area monitoring. This study quantitatively evaluates the potential of an automated and thus more efficient collection of vulnerability-related structural building characteristics based on Deep Con-volutional Neural Networks (DCNNs) and street-level imagery such as provided by Google Street View. The proposed approach involves a tailored hierarchical categorization workflow to structure the highly heteroge-neous street-level imagery in an application-oriented fashion. Thereupon, we use state-of-the-art DCNNs to explore the automated inference of Seismic Building Structural Types. These reflect the main-load bearing structure of a building, and thus its resistance to seismic forces. Additionally, we assess the independent retrieval of two key building structural parameters, i.e., the material of the lateral-load-resisting system and building height to investigate the applicability for a more generic structural characterization of buildings. Experimental results obtained for the earthquake-prone Chilean capital Santiago show accuracies beyond κ =0.81 for all addressed classification tasks. This underlines the potential of the proposed methodology for an efficient in-situ data collection on large spatial scales with the purpose of risk assessments related to earthquakes, but also other natural hazards (e.g., tsunamis, or floods).

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/144762/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Automated building characterization for seismic risk assessment using street-level imagery and deep learning
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Aravena Pelizari, PatrickPatrick.AravenaPelizari (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0984-4675148020429
Geiß, ChristianChristian.Geiss (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-7961-8553NICHT SPEZIFIZIERT
Aguirre, Paulaaguirre.paula (at) gmail.comNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Santa Maria, Hernanhsm (at) ing.puc.clNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Merino Pena, YvonneNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Taubenböck, HannesHannes.Taubenboeck (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4360-9126NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:11 September 2021
Erschienen in:ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:180
DOI:10.1016/j.isprsjprs.2021.07.004
Seitenbereich:Seiten 370-386
Verlag:Elsevier
ISSN:0924-2716
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Building characterization, Street-level imagery, Visual-structural criteria, Deep convolutional neural networks, Image classification, Seismic risk assessment
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erdbeobachtung
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EO - Erdbeobachtung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Fernerkundung u. Geoforschung
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum > Georisiken und zivile Sicherheit
Hinterlegt von: Geiß, Christian
Hinterlegt am:02 Nov 2021 20:11
Letzte Änderung:04 Dez 2023 12:49

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