基于格网的全国尺度地震灾害损失预测系统设计与实现

空间格网数据相比于矢量数据具有运算速度快、处理简单的特点,适合地震灾害损失震前预测或震后快速评估。但地震损失评估涉及地震危险性及人口、房屋建筑及其地震易损性等不同类型数据在全国范围内的千米格网分布,数据量大,数据变化时形成新的格网数据的工作量较大,使用常规震害预测算法会影响评估效率。依据地震损失评估原理,采取前置确定性损失评估策略和算法优化,结合GIS功能设计并编程实现了具有风险评估相关数据千米格网化处理、地震损失预测与震后快速评估等核心功能的软件系统。利用该系统进行了2016～2025年中国大陆千米格网地震损失预测,结果表明评估效率显著提高,该系统为我国新一代地震重点监视防御区的确定提供了实用化的震害损失预测工具,同时,在地震损失快速评估中亦得到较好应用。     

基于GIS的震后修复建筑物空间分布格网化方法研究

针对传统格网化方法存在计算误差较大、计算效率较低等问题,提出一种新的方法——基于GIS的震后修复建筑物空间分布格网化方法。利用DEM数据、土地数据以及基础地理数据等,提取地形、地貌等各种影响因子。利用建筑面积总和以及土地利用分类数据进行多元线性回归建模,获取50 mm格网尺度下的建筑分布,利用POI数据与建筑空间的相关性,引入四叉树获取最高中心点集,在上述基础上构建格网震后修复建筑物空间分布模型,完成震后修复建筑物空间分布。实验结果表明,所提方法可有效降低计算误差,提高计算效率。     

基于特征分区的建筑物数据空间化研究

针对现有基于多因素的建筑空间分布格网化模型未考虑建筑物空间分布异质性的问题,提出基于特征分区的建筑物数据空间化模型。以四川省雅安市为例,利用影响建筑物空间分布的因子进行建筑物特征一致性分区,选取土地利用、高程、坡度、坡向、河流距离、道路距离、地形起伏度7类影响因子,基于分区结果分别研究建筑物空间分布与各影响因子之间的关系,分区构建基于多因素的建筑物数据空间化模型,生成雅安市300 m格网建筑物空间分布数据。研究结果表明,分区构建的建筑物空间分布格网化模型有效提高了建筑物空间分布数据的精确度与准确性。     

基于天地图高精度建筑物的四川宝兴县人口估算

为了提高震前灾害风险评估和震后灾情快速评估工作中人口空间分布估计的准确性,利用2016年四川宝兴县乡镇人口数据及天地图中的建筑物数据,运用居住建筑人口密度方法得到四川宝兴县各乡镇居住建筑物尺度的人口分布矢量数据,并利用实地调研获取的单体建筑物实际人口进行精度验证。实验结果表明:以居住建筑物体积作为人口空间分布指示因子建模,得到的拟合精度为0.9027,人口平均相对误差为15.23%,结果具有可靠性,可为震前灾害风险评估和震后灾情快速评估提供更为可靠的数据支撑。     

基于多源数据的建筑物空间分布格网化方法研究

利用多源数据将建筑物空间分布格网化,得到格网的单元数据,为区域地震灾害损失预评估和地震灾后快速评估提供较为详尽的建筑物格网数据支撑.以宁夏回族自治区平罗县为例,在数字城市建筑物数据、地理国情监测建筑物数据等基础上,结合高分辨率遥感影像进行目视解译,判读和更新建筑物图斑,再通过外业调绘、无人机航拍等手段对建筑物进行验证调查,得到完整的单体建筑物数据.最后再通过GIS软件的空间运算赋值,得到500m×500m的建筑物格网数据.结果表明:运用该方法得到的平罗县空间化建筑物格网数据,能够更真实地表达建筑物空间分布特点,对破坏性地震的灾害损失快速评估以及应急救援决策部署有很好的指导意义.     

人口、房屋数据空间化及在2021年拜城MS5.4地震中的应用

地震灾情快速评估依赖于震区准确的人口、房屋等设施的数量和空间分布,是震后地震应急救援、地震烈度评估的核心支撑。以阿克苏地区的居民点、POI数据为基础,采用核密度估算结合道路分布和房屋占地面积的方法,构建了人口密度权重模型,获得了研究区1 km×1 km的人口、房屋格网数据。结果显示,各乡镇实际人口数量与模拟人口数量线性拟合相关系数为0.909,线性拟合相对较好,表明人口空间化结果达到了较高精度。为了更好地验证上述方法和数据,以2021年拜城M_S5.4地震为例,叠加对比分析震区人口、房屋格网数据与地震评估区之间的定量关系。按照地震评估区进行了人口、房屋面积的模拟,该数据与实际现场数据之间误差较小,能够满足震后地震灾情快速评估的需求,可为灾害预评估及地震现场灾害快速评估等工作提供可靠依据和支撑,同时空间化的方法也为后续该方向的研究提出了一个新的思路。     

山西省人口空间公里格网分布模型研究

精准的人口分布信息是震后灾害快速评估、应急救援决策的重要依据。本文应用居民地这一与人口分布密切相关的基础数据,结合居民地建筑物给出不同区域人口权重,以人口统计数据为总量控制,完成人口空间公里格网数据模型建立,并与夜间灯光数据、道路数据、实际调研数据等进行对比分析。结果表明,该人口分布模型可靠性高,可为震后灾害快速评估、应急救援决策提供可参考的人口数据。     

高精度静态人口空间分布研究——以银川市西夏区为例

地震发生后，人口空间分布密度是决定救援力量部署的重要依据。然而，高精度人口空间分布数据存在获取和更新困难的问题，缺少有效的解决途径。以银川市西夏区为例，基于高空间分辨率遥感影像，通过建筑物解译与实地调查相结合的方式获取住宅建筑物信息，建立人口与住宅建筑物之间的关系模型，得到更客观真实的人口空间分布情况。研究结果表明，以高空间分辨率遥感影像解译住宅建筑物作为人口空间分布指示因子建模，得到的总体预测人口误差率为3.56%，人口平均相对误差率为9.19%，研究结果具有较高的可靠性，为震前灾害风险评估和震后灾情快速评估提供可靠的人口空间分布数据。     

基于GIS平台的地震滑坡危险性快速评估方法的初步研究

地震滑坡是大陆内部山区一种最为常见的地震次生灾害类型。本论文基于Arc GIS平台开发了地震滑坡危险性快速评估模块,实现震后1 h内地震滑坡危险性的评估,为震后应急求援提供一定的决策依据。本论文选取地震烈度、坡度、坡向、高程、水系距和断裂距6个参数作为地震滑坡影响因子,通过对历史地震滑坡数据进行统计分析,确定影响因子的分级量化标准,在GIS平台对影响因子数据进行一系列的数据处理,完成影响因子的量化赋值。采用层次分析法,确立各个影响因子的权重,并建立地震滑坡危险性评估数学模型。在此基础上,基于Arc GIS平台开发了地震滑坡危险性快速评估模块,可在震后1 h内获得评价区的地震滑坡危险性分布的公里网格数据。最后,以2013年四川省芦山县7.0级地震对评估模型进行了验证。结果表明,评估结果与实际滑坡点的分布基本符合,基于GIS的地震滑坡易发性快速评估模型是可靠的。     

基于千米格网的地震应急灾情预评估数据开发

震后地震应急灾情的准确、快速评估(盲估)是有效地震应急决策的关键之一。为提高应急灾情评估的速度与准确性,文中提出开发基于千米格网技术的地震应急灾情预评估数据。阐述了预评估数据计算模型,包括承灾体数据、灾情计算用致灾因子和计算公式。介绍了千米格网地震应急灾情预评估数据计算的算法,该算法通过对计算参数的空间化和地图代数的应用实现。最后论述了预评估数据在地震应急灾情评估与应急救援中的应用,并以近期中国大陆发生的2次实际破坏性地震为实验案例,展示和检验了其应用。实验结果表明,千米格网地震应急灾情预评估数据能较好地提升灾情评估速度和准确度,还能精细地展示灾情的空间分布,为地震应急指挥和救援提供参考。     

2017年5月11日新疆塔什库尔干5.5级地震生命损失评估对比分析

2017年5月11日,新疆喀什地区塔什库尔干县发生5.5级地震。地震造成8人死亡、31人受伤以及财产损失,属于典型的“小震大灾”。按照一般的地震灾害损失快速评估方法,得到的评估结果与实际结果差别较大。为探讨评估结果偏离的原因,本文对不同地震损失评估方案进行比较分析,探讨了地震致灾性（地震影响场分布）、承灾体（人口）分布等因素对地震损失评估结果的影响。结果表明在此次地震快速评估中,基于宏观震中确定的地震影响场较微观震中更接近实际分布;地震烈度衰减的平均估计模型给出的地震烈度区面积明显小于实际面积;极震区存在抗震能力相对低的土木、砖木结构房屋,是造成该地震震级相对小而生命损失相对大的“小震大灾”的重要原因。对比分析结果表明,提高人口、房屋建筑等风险暴露数据的空间精准性,改善地震震中定位与地震影响场估计的准确性,将有助于提高地震应急损失评估的准确性。     

New characteristics of intensity assessment of Sichuan Lushan “4.20” M_s7.0 earthquake

The post-earthquake rapid accurate assessment of macro influence of seismic ground motion is of significance for earthquake emergency relief,post-earthquake reconstruction and scientific research. The seismic intensity distribution map released by the Lushan earthquake field team of the China Earthquake Administration(CEA) five days after the strong earthquake(M7.0) occurred in Lushan County of Sichuan Ya'an City at 8:02 on April 20,2013 provides a scientific basis for emergency relief,economic loss assessment and post-earthquake reconstruction. In this paper,the means for blind estimation of macroscopic intensity,field estimation of macro intensity,and review of intensity,as well as corresponding problems are discussed in detail,and the intensity distribution characteristics of the Lushan "4.20" M7.0 earthquake and its influential factors are analyzed,providing a reference for future seismic intensity assessments.     

New characteristics of intensity assessment of Sichuan Lushan “4.20” <Emphasis Type="Italic">M</Emphasis><Subscript>s</Subscript>7.0 earthquake

The post-earthquake rapid accurate assessment of macro influence of seismic ground motion is of significance for earthquake emergency relief, post-earthquake reconstruction and scientific research. The seismic intensity distribution map released by the Lushan earthquake field team of the China Earthquake Administration (CEA) five days after the strong earthquake (M7.0) occurred in Lushan County of Sichuan Ya’an City at 8:02 on April 20, 2013 provides a scientific basis for emergency relief, economic loss assessment and post-earthquake reconstruction. In this paper, the means for blind estimation of macroscopic intensity, field estimation of macro intensity, and review of intensity, as well as corresponding problems are discussed in detail, and the intensity distribution characteristics of the Lushan “4.20” M7.0 earthquake and its influential factors are analyzed, providing a reference for future seismic intensity assessments.     

汶川地震震后恢复重建工程资金分布特点浅析及应用

采用统计拟合的方法,详细分析了汶川地震震后恢复重建工程资金的分布特点,依据震后恢复重建工程资金与烈度、人口、GDP和损失的拟合关系,提出了基于人口、地震灾害损失、GDP等因素的3个震后恢复重建工程资金快速评估模型,并利用宁洱地震数据验证经验公式的可行性。震后恢复工程资金分布特点及资金评估经验公式对未来地震进行恢复重建规划有良好的借鉴作用。     

考虑震害因子耦合作用的砌体建筑群破坏概率模型研究

砌体建筑群在地震中往往破坏严重损失巨大,合理评估地震作用对不同种类砌体结构造成破坏的风险变得至关重要。传统基于后验概率的地震危险性分析方法忽略了砌体建筑个体差异性的影响,未深入考虑多种震害因子的耦合作用。本文以华南地区砌体建筑群为例,开发了一种集成概率方法来对城市砌体结构的破坏风险进行建模,考虑建筑年代、层数、使用用途和墙厚四类震害因子的耦合影响,采用(Kolmogorov-Smirnov)K-S检验,在设定地震动参数下选取Gaussian分布、Log-Normal分布、Gumbel分布和Beta分布四种概率分布对该地区砌体建筑物的破坏状态概率分布参数进行拟合。通过均方根误差(Root Mean Square Error)RMSE进行拟合优度评价,最终建立基于Gaussian分布和Log-Normal分布的砌体建筑物破坏联合概率模型。最后,以华南地区三个城市典型砌体建筑物为例进行实例对比验证,将基于本文建立的建筑破坏概率模型推算出的砌体建筑群震害矩阵与基于单体结构分析得到的震害矩阵进行对比,与理论值最大偏差为0.033 3。研究表明：本文构建的集成概率方法能够获得更加合理的城市砌体建筑...     

基于多元模糊的钢筋混凝土结构地震抗损性评估方法研究

评估钢筋混凝土结构抗损性具有重要工程意义,但目前以单因素叠加为基础的评估方法误差较大。为解决此问题,提出基于多元模糊的钢筋混凝土结构地震抗损性评估方法。以Park-Ang地震损伤模型为前提,引入正规化累积耗能参数,得到建筑结构层间损伤表达式,加权平均获取震后建筑结构整体损伤值;利用有害层间位移角参数计算震后结构层间位移角;将获取的结构整体损伤值、层间位移角作为多因素论域,进行多元模糊结构抗损性评估,选取模糊损伤评估数学模型与隶属度函数,克服单一因素影响,计算判别因素权重与结构综合损伤指数,根据结构抗损性能判断规则得到建筑结构抗损性所属标准。经实验测试验证:基于多元模糊的钢筋混凝土结构地震抗损性评估方法精确度大于95%,评估精确性高,是一种有效的钢筋混凝土结构抗损性评估方法。     

日本福岛7.3级地震区域震害分析与对比

基于近实时区域震害评估系统RED-ACT,对2021年2月23日发生在日本福岛县东部海域的7.3级地震开展了震中附近区域的地面运动破坏力分析,包括典型强震记录分析、震中附近台站周围的建筑震损、人体感受和滑坡风险分析。基于实际震害调查结果,对比了RED-ACT系统、日本NIED-CRS系统和美国PAGER系统的震害评估结果准确性。结果表明:RED-ACT系统的评估结果与实际情况较为接近,能够为震后应急响应提供重要参考。     

基于假设检验的地震动强度(烈度)速报方法

地震发生后数分钟内,快速、可靠地判别出地震动强度(烈度)的空间分布,用以估计不同地区的受灾程度,可以为政府开展应急救援并合理分配救援力量提供决策依据,保证救援人员及时、准确地到达极震区并展开搜救,以减少生命财产损失。本文基于统计学中的假设检验方法,对历史震害资料进行统计,提出了一种利用强地震动参数判别地震动强度(烈度)的方法。比较结果表明,本方法所确定的地震动强度(烈度)与实际震害烈度对应较好,能较真实地反映实际震害情况。