基于网格数据的三峡库区地震灾情快速评估系统研究

以宜昌地区千米网格数据为基础,从系统总体设计、数据库设计、灾情评估模块等方面阐述了三峡库区地震灾情快速评估系统的实现。并以三峡库区2008年秭归4.1级地震为例进行模拟计算,其评估结果不仅有较高的精度,而且提高了灾情分布的"空间分辨率"。     

基于空间抽样的区域地表覆盖遥感制图产品精度评估——以中国陕西省为例

地表覆盖数据是研究气候变化、生态环境、地理国情和人文经济等方面不可或缺的基础信息,因此其质量的优劣将直接影响相关决策的可靠性。本文针对我国研制的首套30 m分辨率全球地表覆盖数据产品,通过分析其海量、多维、非均质等空间特点,对传统的制图产品精度评估方法提出了改进：以地表类型进行分层抽样,样本量的计算采用优化模型并以地类所占面积比为权重逐层分配,样本的布设则考虑层内对象之间的空间相关性,在地表数据自然分布的基础上,通过分析空间相关性指数来提高样本的代表性和精度评估结果的可靠性。因此,本文提出针对区域地表覆盖遥感制图产品的空间分层抽样方法,其将精度评估分成抽样方案（样本的定量估计）和布设方案（样本的空间布设）2个部分,并以中国陕西省地表覆盖产品为例进行区域精度评估实验分析,从全区7大类地表类型数据中抽取1467个样本,经过样本检验与精度计算,该区域产品的总体精度为79.96%,Kappa系数为0.74。实验结果表明,本文提出的基于空间抽样的精度评估方法可行可靠,实验区域产品质量较好,并为后续针对全球范围的地表覆盖产品精度评估方法提供了参考。     

BDS区域卫星导航系统空间信号精度评估

针对BDS区域卫星导航系统的空间信号精度评估问题,分析利用精密星历进行空间信号评估的算法以及SISURE的投影原理,讨论BDS不同星座的参数选择。估计BDS各个卫星的空间信号精度,估算出SISURE综合误差的平均值为1.54 m,与GPS的空间信号精度还存在一定差距。针对个别导航卫星某些分量误差偏大的情况进行分析,发现GEO卫星SISURE个别时段较差和轨道机动有一定关系,并明确了BDS实际的空间信号精度,可为BDS用户提供一定参考。     

引入城市公共设施要素的人口数据空间化方法研究

精细尺度的人口分布是当前人口地理学研究的热点和难点,其在灾害评估、资源配置、智慧城市建设等方面应用广泛。城区是人口分布集中的区域,揭示该区域人口分布差异是精细尺度人口空间化研究的核心内容。本研究基于城市公共设施要素点位数据,对居住建筑斑块进行分类,以社区作为人口数据空间化转换尺度,构建各类别斑块面积与人口数量的多元回归模型,生成了宣州城区居住建筑尺度的人口空间数据,揭示了研究区人口空间分布差异。结果表明：① 该方法生成的人口空间数据精度较高,结果可信。779个居住建筑斑块中,估算人数在合理区内的斑块个数占比为35.4%,相对误差在-20%~20%范围内的斑块个数比例之和为61.2%;城东社区、思佳社区作为精度验证单元,其人数估算的相对误差绝对值低于9%;② 城市公共设施要素数据,尤其是中小学及幼儿园、菜市场及水果店,是建筑物尺度上人口分布的指示性因素,其对多层居住建筑人数的估算精度较高,但对中高层居住建筑人数的估算精度偏低。     

汶川地震和芦山地震对青藏高原东缘主要活动断层应力变化的影响

根据弹性无限半空间位错理论,结合汶川地震和芦山地震的同震破裂模型,以及该地区活动断层几何学和运动学特征,应用Coulomb程序,计算了2008年汶川地震静态库仑应力变化,并和余震分布特征进行对比;同时,计算了2008年汶川地震和2013年芦山地震共同作用产生的静态库仑应力变化,并将结果投影到青藏高原东缘主要活动断层上。结果表明:汶川地震产生的余震大部分分布在其造成的静态库仑应力增加区;汶川地震在芦山地震震中区域产生的静态库仑应力显著增加,增加值为0.010~0.050MPa,汶川地震产生的静态库仑应力变化使得芦山地震提前到来;鲜水河断裂北部、东昆仑断裂、秦岭南缘断裂西段、青川断裂东段、茶坝—林庵寺断裂西段、灌县—江油断裂、大川—双石断裂的静态库仑应力均有不同程度的增加;岷江断裂、虎牙断裂、汶川—茂县断裂、江油—广元断裂、鲜水河断裂南部的静态库仑应力有不同程度的降低;考虑到青藏高原东缘历史大地震和余震分布情况,未来应加强对鲜水河断裂西北段和东昆仑断裂地震危险性的监测与研究。     

支持向量机与Newmark模型结合的地震滑坡易发性评估研究

Newmark位移模型是研究地震滑坡易发性的经典模型,机器学习方法支持向量机模型也越来越多的应用到滑坡易发性评估研究。本文将Newmark位移模型与支持向量机模型相结合,建立基于物理机理的地震滑坡易发性评估模型并应用于2008年汶川地震重灾区汶川县。从震后遥感影像目视解译出汶川县1900处地震诱发滑坡,并将其随机划分为70%的训练数据集和30%的验证数据集。选择地形起伏度、坡度、地形曲率、与构造断裂带距离、与水系距离、与道路距离6个因子与Newmark位移值共同作为地震滑坡易发性影响因素。利用ROC曲线和模型不确定性等指标对模型结果进行评估,并与二元统计模型频率比和多元统计模型Logistic回归的结果进行对比。结果表明：与频率比和Logistic回归模型相比,支持向量机模型的正确率最高,训练集和验证集ROC曲线下的面积分别为0.876和0.851。将模型应用于绘制汶川县地震滑坡易发性图,结果显示滑坡易发性图与实际的滑坡点位分布一致性较高,有80.4%的滑坡位于极高和高易发区。这说明支持向量机与Newmark位移方法结合建立的地震滑坡易发性评估模型有较高的预测价值,可以为滑坡风险评估和管理提供依据。     

主题模型在基于社交媒体的灾害分类中的应用及比较

“一带一路”沿线为自然灾害高发地区,且多为经济欠发达、抗灾能力弱的发展中国家。灾害发生时,挖掘和分析相关推特数据有助于开展应急救援、灾情评估、减灾防灾等工作,为中国国际救援与救助工作提供重要支撑。主题模型能在没有经验语料库的情况下,从海量灾害相关推文中快速聚合出对灾害救援、评估有价值的信息。本文采用BTM模型和LDA模型,对2013年海燕台风相关推文进行细粒度的主题聚类,分析2个模型的精度并测试它们对近似灾害主题的区分能力,并基于“需求相关”主题类的推文,通过地名匹配,分析了海燕台风发生过程中菲律宾物资、医疗等需求程度的空间分布。结果表明： ① 在区分主题近似的短文本时,BTM总体精度为0.598,LDA的总体精度仅为0.321,说明在海燕台风灾害推文的主题识别中,BTM模型的精度高于LDA模型;② BTM能够较好识别出“灾害地点相关”、“祈福相关”等较为精细的灾害主题;③ 经初步验证,基于“需求相关”主题文本生成的物资、医疗等需求的需求程度空间分布与实际需求情况基本相符。     

基于高分辨率遥感目标特征库的地震灾情快速评估方法

高分辨率遥感影像已逐步成为地震灾害快速评估的主要数据源之一,但现有的遥感地震灾害信息提取方法存在对研究人员目视解译经验依赖性强和利用高分辨率影像提取结果精度不高的问题。因此,本文提出了一种基于目标特征库的高分辨率遥感灾害信息快速提取方法,用于提升遥感影像灾害信息提取的效率和自动化程度,并对基于目标特征库进行地震灾情快速评估的几项关键技术（目标特征库构建、样本匹配方法和自动分类方法）进行了阐述,最后,以云南鲁甸地震龙头山镇地区为研究区,基于高分辨率遥感影像在目标特征库支持下开展了地震灾情快速评估实验。通过与灾后调查数据的对比分析发现,基于高分辨率遥感灾害目标特征库的地震灾情快速评估结果在精度上可以满足灾情快速评估的业务需要,同时还具有更好的时效性。     

基于机器学习的稀疏样本下的土壤有机质估算方法

采用GRNN（Generalized Regression Neural Network）和RF（Random Forest）2种机器学习方法构建土壤有机质预测模型,以提高稀疏样本情况下的土壤有机质估算精度。依据北京市大兴区农用地2007年的土壤有机质采样数据,按MMSD准则（Minimization of the Mean of the Shortest Distances）抽稀为8种不同采样密度的样本（分别为2703、1352、676、339、169、85、43、22个样本）,分别采用GRNN、RF和Ordinary kriging对各采样密度下的未知采样点进行预测,采用交叉检验的方式验证各采样密度下未知样点的预测精度。随着采样点密度的下降,样点间的空间自相关性逐渐减弱,半变异函数的拟和精度变差,预测点结果误差增大,预测的置信度降低。当抽稀到43个和22个采样点时,样点间的空间自相关性接近歼灭,半变异函数的决定系数较低且残差较大。普通克里格受到采样点数量和采样密度、样点的空间结构的影响比较明显,其预测精度随采样点数量的下降而下降。在85个采样点及以下时,其预测值与观测值之间没有显著的相关性。GRNN和RF的预测精度受采样密度的影响不大,其预测精度在一个较小的范围内波动,其预测值围绕观测值在一定阈值空间内震荡波动,具有较好的相关性,在85个及以下的采样密度时,预测精度相对普通克里格有较大的提升。普通克里格法不适合在稀疏样本条件下空间插值计算,尤其是在空间自相关性比较弱的情况下。机器学习模型能充分学习土壤间环境信息、样点空间邻近效应信息,兼顾属性相似性和空间自相关,具有更好的稳定性和适应性,不容易受到采样点数量、构型和采样密度等因素的影响,即使在采样点空间自相关性很弱的情况下也能做出稳定预测精度。     

基于时空组Lasso与分层贝叶斯时空模型的变量选择方法

从高维度、大数据量的时空数据中有效选择变量是时空数据领域的重要问题之一，现有的时空数据变量选择的方法在变量选择的过程中未充分考虑时空相关性，时空变量选择阶段与预测阶段分开进行，且往往需要人为设定时空点个数阈值判定变量的取舍，从而无法较为准确的选择对因变量影响最大的变量子集，导致后续预测效果较差。本文针对上述不足，提出了一种基于时空组Lasso与分层贝叶斯时空模型的变量选择方法，称为分层贝叶斯时空组Lasso变量选择模型（Hierarchical Bayesian Spatio-temporal Group Lasso Variable Selection Method,HBST-GLVS)，该方法首先利用时空组Lasso进行变量选择，通过引入最大时间滞后和最大空间邻域充分考虑时空相关性，并根据时空数据连续性，将同一时空变量的时空点进行整体惩罚，避免人为设定时空点个数引起局部片面性。然后，利用分层贝叶斯时空模型对变量选择的效果进行验证，将变量选择过程与模型验证过程置于同一框架下进行参数的调整，从而得到最优的变量子集。实验结果表明，与现有方法相比，本文方法在北京空气质量数据集、波特兰交通流...     

四川省山洪灾害时空分布规律及其影响因素研究

山洪灾害时空分布规律及其影响因素,是灾害时空数据挖掘领域所关注的重点问题。本研究采用1950-2015年四川省历史山洪灾害事件数据,结合地统计、地理探测器、空间分析等方法,系统地分析了四川省1950-2015年历史山洪灾害的时空分布规律及其影响因素。结果表明：① 1950-2015年四川省山洪灾害数量整体呈先稳定后增长的趋势;山洪灾害主要集中在5-9月,7月覆盖率100%。② 县域灾害频次在南-北方向呈递减分布趋势;平均降雨量（历史山洪灾害过程降雨的平均值）在东-西方向呈指数型增长趋势,南-北方向由中部向南北递减。③ 1950s-2010s和5-9月历史累计山洪灾害重心及各标准差椭圆中心集中在四川中部地区,向东北方向移动,累计灾害点空间分布呈西南—东北格局。④ 县域山洪灾害数量及平均降雨量呈空间正自相关。⑤ 地理探测器分析表明自然因素、降雨、人类活动等因素对山洪灾害时空分布影响较大,其中不同降雨指标、高程标准差、坡度是山洪灾害时空分布规律的主要驱动因素。研究结果对查清四川省山洪灾害时空分布特征及小流域山洪监测预警、风险评价、防治区划等提供坚实的理论基础和科技支撑。     

Risk assessment of secondary geological disasters induced by the Yushu earthquake

The Yushu Ms 7.1 earthquake occurred on April 14,2010 in Qinghai Province,China.It induced a mass of secondary geological disasters,such as collapses,landslides,and debris flows.Risk assessment maps are important for geological disaster prevention and mitigation,and also can serve as a guide for post-earthquake reconstruction.Firstly,a hazard assessment index system of secondary geological disasters in the earthquake region was built in this paper,which was based on detailed analysis of environmental and triggering factors closely related to geological disasters in the study area.GIS technology was utilized to extract and analyze the assessment index.Hazard assessment maps of secondary geological disasters were obtained by spatial modeling and overlaying analysis.Secondly,an analysis of the vulnerability of hazard bearing bodies in the area was conducted,important information,such as, population density,percentage of arable land, industrial and agricultural outputs per unit area were regarded as assessment indices to evaluate socioeconomic vulnerability.Thirdly,the risk level of secondary geological disasters of the area was obtained by the formula:Risk=Hazard×Vulnerability. Risk assessment maps were categorized into four levels,including"low","moderate","high"and"very high".These results show that some urban areas are at very high risk,including Jiegu,Chengwen,Xiaxiula and Sahuteng towns.This research can provide some references and suggestions to improve decisionmaking support for emergency relief and post- earthquake reconstruction in the study area.     

地震烈度应急遥感评估研究与应用进展

地震烈度是地震引起的地面震动及其影响强弱程度的度量。地震烈度在地震区划、建筑物与生命线工程抗震设计、灾害防御等方面具有广泛的应用。震后评定的地震烈度图是地震应急救援、恢复重建等的主要依据之一,因此,震后快速确定地震烈度具有重要救灾与减灾意义。本文在论述地震应急及其对遥感应用需求的基础上,回顾了遥感技术及其在地震应急研究与应用中的发展历程,概述了中国地震应急遥感应用的基本思路、地震灾害和地震烈度遥感定量评估方法,展示了该方法在巴楚-伽师地震、汶川地震、玉树地震、芦山地震、鲁甸地震等震后实际应急应用效果。最后,指出了目前震害遥感定量评估中存在的问题,并展望了未来震害遥感定量评估研究与应用。     

城市内涝灾害模拟与灾情风险评估研究进展

随着我国城市化建设进程的加快,城市水系和绿地面积不断缩减,地表硬质化现象持续加重,城市扩张所带来的问题正日益凸显,尤其是汛期强降雨导致的内涝灾害日渐成为亟需解决的城市顽疾。城市内涝灾害模拟及风险评估是推进城市内涝灾害管理,减少内涝灾害损失的有效途径。本文在综合近年来国内外相关研究的基础上,从城市内涝产生机理、模型及风险评估的角度对城市内涝的研究进行了详细阐述。在模型方面重点介绍了两种应用广泛的雨洪模拟模型:SCS和SWMM模型,对两者的优缺点进行了分析,同时简单归纳了其他雨洪模型。在灾情风险评估方法方面,重点介绍了基于历史灾情数理统计、遥感图像和GIS技术耦合分析和基于指标体系评估等的风险评估方法,并对比分析了各自的优缺点及适用范围。最后对城市内涝模型及风险评估的未来发展方向进行了展望,提出集成多模型耦合的城市雨洪模拟模型以及多学科联合的灾害风险评估研究将成为今后的发展趋势。     

北京防震历史经验与汶川地震灾后城镇选址重建

5.12汶川8.0级地震使灾区蒙受了巨大的生命和财产损失,地震造成的灾害与灾区地质构造有极强的空间相关性。灾区地震历史的分析结果表明,该区域地震格局有明显的时空特征,重灾区灾后重建城镇选址宜多学科联合谨慎规划。康熙18年(1679年)的北京平谷-三河8.0级地震与5.12汶川地震惨烈程度相近,北京地质构造研究与地震时空格局分析具有重大的现实意义,北京城市发展中的防震规划历史经验值得5.12地震灾区在重建与今后发展中借鉴。     

中国2005-2016年地质灾害的时空变化及影响因素分析

基于中国地质环境监测院发布的《全国地质灾害通报》,本文从时空分布及影响因素2个方面,对2005-2016年的地质灾害发生类型变化、空间分布、成因、损失和避让情况进行了统计分析。分析结果表明：① 滑坡与崩塌是主要的地质灾害类型,分别占地质灾害总数的70%与10%左右,地质灾害总数、滑坡与崩塌均呈明显减少趋势;② 在空间分布上,地质灾害主要分布在湖南省和四川省,它们也是直接经济损失最大省份,四川省同时为死亡失踪人数最多的省份;③ 自然因素造成的地质灾害从96.6%降低到92.0%,人为因素造成的地质灾害则呈整体增加趋势,通过回归方程,每年平均增加量约为0.5%;④ 地质灾害造成的死亡、失踪和受伤的总人数逐渐递减,每年约减少75人左右;特大型地质灾害占总数的0.5%,却造成人员伤亡总数的25.7%和直接经济损失总量的47.7%;⑤ 避免的地质灾害与经济损失占地质灾害总数与直接经济损失总量的百分比,分别从2005年的2.8%与9.3%提高到2016年的6.9%与22.4%。通过回归方程,避免地质灾害数目与避免经济损失的百分比每年增长为0.7%与1.5%左右。通过对中国地质灾害的长时间动态监测结果进行分析,说明中国的防灾减灾工作取得了明显进展。     

Risk Assessment of Disaster Chain: Experience from Wenchuan Earthquake-induced Landslides in China

This paper deals with the formative process of the Wenchuan earthquake disaster chain risk. Selected earthquake-landslides chain risk is critically evaluated by the probability of landslide displacement failure based on the Newmark's permanent-deformation model. In this context, a conceptual model of regional disaster chain risk assessment was proposed, in which the hazardformative environments sensitivity was the core factor as well as the main difference compared with single disaster risk assessment. The disaster chain risk is accumulation of primary disaster risk and the secondary disasters risks. Results derived from the Wenchuan case proved that the conceptual model was suitable for the disaster chain risk assessment, especially the sudden disaster chain. This experience would offer greater potential in application of conceptual model of disaster chain risk assessment, in the process of large-scale disaster risk governance.     

自然灾害调查数据的多尺度异常检测方法研究及应用

大范围自然灾害调查,涉及区域环境差异大,数据获取方式多样,参与人员多,各级汇总成果中存在一些异常调查单元,需要人工判读其合理性,但单纯依靠人工从海量数据中有效识别异常是不现实的。本文设计了一种自然灾害调查数据的多尺度异常检测方法,综合运用离群检测方法和空间数据挖掘算法,分别进行异常值和异常空间分布模式检测,能够从海量调查数据中快速提取各级尺度的异常值和异常调查单元,支撑人工判读工作。将该方法应用于全国山洪灾害调查评价汇总数据的审核中,以全国历史山洪灾害点和防治区乡镇面积审核为例,分别快速提取了县乡两级区划中的山洪灾害点密度异常单元和面积值异常的乡镇单元,通过对检测结果进行分析,发现是填报口径不一致、单位错误、记录重复等原因造成的。最后分析了该方法在大范围自然灾害调查中的适用条件和方法。