基于无人机影像的九寨沟地震建筑物震害定量评估

利用2017年8月8日九寨沟7.0级地震震后获取的无人机影像,结合地面震害调查资料,分析各类建筑物震害特征,建立建筑物震害无人机遥感解译标志;选取地震灾区漳扎镇(部分区域)和荷叶寨2个区域作为研究区,进行了无人机遥感建筑物震害提取,基于遥感震害指数进行了震害定量评估,并与现场建筑物震害调查统计结果进行了比较验证。结果显示,遥感解译建筑物震害与实际震害程度相吻合,表明利用震后快速获取的高分辨率无人机影像,可以较为准确地识别建筑物震害,进而为地震灾害定量评估和应急救援辅助决策提供重要参考。     

基于居民地不同烈度下的地震灾害评估系统设计与实现

现有地震灾害评估系统多以设定地震的方式进行震害评估,无法满足地震灾害风险评估中按照不同烈度对整个行政区域进行地震灾害评估的业务需求,本文以现有计算模型为框架、以ArcEngine 为GIS开发平台、采用C/S结构进行基于居民地的不同烈度下地震灾害评估系统设计。系统以居民地为评估单元,根据选择的评估区域,按照Ⅵ度、Ⅶ度、Ⅷ度、Ⅸ度、大于等于Ⅹ度5个级别分别进行地震灾害建筑物损坏情况和人员伤亡评估,结果可为各级政府及相关部门进行区域地震风险评估、地震灾害预评估提供技术支持。     

汶川8.0级地震北川县城区灾害调查与分析

2008年5月12日发生了汶川8．0级特大地震,震后作者深入地震重灾区开展了震害现场调查工作。利用现场调查得到的第一手资料,分析了极震区北川县城区的震害现象,发现山坡和河岸滑坡、断层地表破裂以及柔底层结构底层破坏所导致的结构严重破坏和倒塌是城区的主要震害现象,同时看到仍然有一些砌体结构建筑震害较轻,处于轻微或中等破坏,甚至基本完好状态。这些震害现象展示了山区地震灾害的基本特征和复杂性。     

基于震前高分影像和震害仿真的建筑物震害快速评估：以四川泸定6.8级地震为例

精细化的建筑物震害评估,对震后应急救援和烈度评估具有重要的意义.为解决因震后高分辨率影像缺乏导致无法快速开展建筑物震害评估的实际需求,以四川泸定6.8级地震为例,提出基于震前高分影像和震害仿真的建筑物震害快速评估方法.首先通过深度学习技术提取灾区建筑物空间信息,在收集实际地震动记录的基础上,结合精细化的建筑物震害仿真方法,对震中部分村镇的建筑物震害及地震烈度进行了快速评估,并与震后获取的无人机影像解译结果、现场调查烈度及余震等进行验证.结果表明震中附近的磨西镇烈度估计达到Ⅸ度,其他地点的估计结果与发布的烈度图进行比较,其衰减较为一致,且与余震发生空间较为重合,进一步证明该方法可作为震后大范围影像缺失的“盲区”的建筑物震害快速评估的有效方法,为现场应急、灾害调查和烈度评定提供信息支撑.     

基于CityEngine的城市建筑群三维震害模拟研究

对北川县城851栋建筑物的震害资料进行了现场调查,建立了建筑物震害数据库。提取了建筑物不同部位的纹理特征,建立了纹理特征数据库,编写了建筑物三维建模的流程和规则。基于CityEngine平台快速批量地建立了北川县城851栋建筑物的三维模型。采用遥感影像和DEM数据建立了北川县城区域的三维地形,结合建筑物三维模型构建了汶川地震前北川县城的场景。采用建筑物单体震害预测方法,计算分析了不同结构类型建筑物在不同地震烈度(Ⅵ~Ⅺ)下的震害指数和破坏等级。在CityEngine平台中用不同颜色渲染建筑物描述其破坏等级,建立了北川县建筑群三维震害场景。结果表明CityEngine三维快速建模技术比传统3ds Max三维建模技术效率更高,结合单体震害预测方法,可以快速模拟大规模建筑群三维震害场景。     

基于无人机影像的皮山地震极灾区烈度评估

2015年7月3日新疆维吾尔自治区皮山县(37.6°N,78.2°E)发生M_S6.5地震,震源深度10 km。本文采用无人机遥感影像,结合新疆地震现场调查的真实资料,提取了灾区震害信息,采用地震烈度遥感定量评估方法完成了极灾区地震烈度遥感评估,并且完善了新疆多结构类型建筑物地震烈度遥感评估方法。结果表明:皮山地震极灾区地震烈度遥感评估结果与地震现场调查结果一致,与中国地震局公布的皮山地震烈度图中该区域的地震烈度一致,遥感评估结果较为准确。该方法的完善可为今后新疆地震烈度遥感评估工作服务,为今后新疆无人机遥感技术的深入应用提供基础。     

1991年大同—阳高5.8级地震震害评估

用抽样调查的方法,对大同SXDZ199103阳高1991年3月26日5.8级地震4～7度区的建筑物进行了调查。按倒塌、严重破坏、中等破坏、轻微破坏、基本完好,划分房屋的破坏程度,求出房屋的破坏比、户均房屋数、各烈度区总户数及总房间数。根据当地建筑材料的实际价格,工时费等确定了房屋的单价,又据国家地震局震害防御司颁布的震害评估细则,确定了建筑物破坏的损失比。利用破坏比、损失比、房屋单价、各烈度区房间总数对这次地震的经济损失进行了估算。     

基于震害资料的云南地区砌体结构易损性研究

砌体结构房屋是存在于我国的一种量大面广的结构.针对一个地区砌体结构开展结构地震易损性分析,有利于把握该地区砌体结构整体抗震性能,对于该地区防震减灾工作的开展有着重要的指导意义.该研究收集整理了2001年到2010年10年间发生于云南地区地震的震后砌体结构震害资料,并对震后统计得到的震害矩阵进行分析,发现云南农村地区砌体结构的抗震性能与所在地区的抗震设防标准相关性小,而城区砌体结构与所在地区抗震设防标准相关性较强;由于所收集的资料中缺乏Ⅸ、Ⅹ烈度区的震害资料,从而给出了云南农村和城区不完备的砌体结构经验震害矩阵;进一步采用贝塔概率密度分布函数来拟合震害指数的分布,并根据标准震害矩阵和某一烈度下建筑物已知的震害分布得出其他烈度下的震害分布,最后给出了云南农村和城区砌体结构震害矩阵和易损性曲线.该研究可为云南地区的防震减灾规划、地震灾害预测提供参考.     

基于综合震害指数的玉树地震烈度遥感评估研究

本文概述了地震烈度遥感评估的思路和方法,给出了遥感综合震害指数、地面等效震害指数计算的模型和地震烈度估计方法。利用2010年青海玉树7.1级地震发生后获取的主要地震灾区玉树县城区结古镇高分辨率航空遥感影像及其遥感震害解译结果和震后地震现场震害遥感比对科学考察成果,进行了结古镇的地震受灾程度和地震烈度的遥感评估。综合分析表明,玉树县城区遥感评估的地震烈度为IX度,与地面调查确定的地震烈度一致。文章最后对结果进行了讨论,表明遥感方法对应急烈度评估具有实用价值。     

农村民房的地震破坏特征与震害预测

本文基于对中国西部和华北地区20世纪发生的21次历史地震的震害考察和10余次地震的现场震害调查资料的分析研究,总结归纳了农村木架房屋、墙体承重房屋、混合承重房屋、土坯拱窑、黄土崖窑、砖平房、多层砖混房在地震烈度为Ⅵ度、Ⅶ度、Ⅷ度、Ⅸ度、Ⅹ度时的震害表现,介绍了建筑物震害程度等级的划分与标准、破坏性地震在Ⅵ度-Ⅺ度区内各种结构类型农村民房破坏的烈度标志,给出了各种结构类型农村民房在地震烈度Ⅵ度-Ⅺ度情况下的震害预测结果,探讨了在造价增加不多的情况下,提高农村民房抗震能力的可行性。     

基于SfM方法生成的密集点云数据的典型建筑物分类研究

建筑物类型的研究对于震后救援和损失评估具有重要作用,目前针对SfM(Structure from Motion)方法生成的三维密集点云数据的建筑物分类研究较少。首先基于SfM原理生成密集点云,然后通过建筑物单体点云高度均值和标准差对建筑物的高度和屋顶类型进行初步分类,进一步提出了建筑物单体屋顶最高点与最低点点云中心点的水平距离因子对单坡和双坡屋顶类型进行再分类的方法。以玛曲县城为研究区,使用SfM算法对无人机影像进行处理,并利用上述多因子再分类方法进行建筑物高度和类型分类。实验结果表明,设置高度均值和标准差阈值分别为6m和0.25m时能够准确区分单层、非单层建筑物和平、坡屋顶类型建筑物;对于单坡和双坡顶建筑物,利用距离因子,设定距离阈值1.5m时可完全区分。对该地区典型建筑物的研究结果表明,通过基于点云分析的建筑物高度和类型提取方法,可为地震灾害风险分析和未来潜在地震灾害损失预测所需的建筑物信息的提取提供重要参考。     

十堰市农村房屋震害预测研究

通过资料收集和现场调查,得到十堰市农村房屋建筑基本资料的统计数据。在此基础上,运用建筑物地震易损性概率分析法,对十堰市的农村房屋建筑进行震害预测。结果表明,十堰市现有的三种房屋结构抗震能力较差,尤其是土木结构,当遭遇烈度为Ⅵ度的地震作用时,会发生大面积的轻微破坏,土木和砖木结构聚集的局部地区甚至会发生相当规模的中等破坏。当遭遇烈度为Ⅶ度的地震作用时,会发生相当规模中等程度的破坏,局部地区会发生中等程度以上的破坏,并造成很大的经济损失和人员伤亡,尤其是郧西、竹山、竹溪和房县等地区。最后,在十堰市潜在震害规模和分布预测结果的基础上,提出了一些具体的民居防震减灾政府规划管理建议和技术措施。     

不同烈度区农村自建砖砌体房屋震害特征研究

农村自建砖砌体房屋通常没有正规的设计和施工导致该类房屋抗震性能较差。文中以汶川8.0级地震为例,在不同烈度区选择具有代表性地区的农村自建砖砌体房屋为研究对象,分析了该类型房屋不同烈度区的震害特征。通过使用数量化术语的震害描述,对在不同烈度区的农村自建砖砌体房屋的墙体、楼板屋盖、附属结构的破坏进行了震害分析,得到了地震作用下仅考虑结构振动破坏时该类型房屋的破坏特征。最后也给出了降低农村自建砖砌体房屋震害的一些建议。     

基于遥感震害指数的尼泊尔地震综合烈度评估研究

2015年4月25日在尼泊尔廓尔喀县发生的8.1级地震及后续强烈余震,造成尼泊尔北部严重的人员伤亡和财产损失,灾区建筑物倒塌损失严重。本文利用现场震害调查资料和高分卫星遥感影像,开展建筑物震害遥感解译,得到各个遥感解译点的遥感震害指数,结合现场调查点评估的烈度拟合了遥感震害指数-实际震害指数转换关系,再根据遥感震害指数估计了全部解译点的震害指数及地震烈度。估计的烈度与现场调查结果对比显示出较好的一致性,研究结果为该地区今后发生地震提供了可借鉴的遥感评估震害指数转换模型。     

基于高分辨率遥感的建筑群在地震灾害中的脆弱性和风险分析方法及其应用

近年来高分辨率遥感技术快速发展,其在灾害研究领域的应用也越来越广。将遥感技术用于建筑群在地震灾害中的脆弱性和损失风险分析,不仅能保证建筑物类型和数量调查更新的时效性,而且有利于进行不同时期损失风险的对比分析,以便揭示震灾损失风险的变化规律。通过分析高分辨率建筑群的遥感影像特征,设计了一套提取建筑物属性信息(高度和面积)的方法,并通过实地调查验证了其可行性;将提取的建筑群属性信息与传统的震灾风险分析模型相结合,即可实现对研究区建筑群在地震灾害中的脆弱性和损失风险分析。以唐山市区和9个乡镇2009年的建筑物为研究对象,提取了它们的属性信息,在设定地震烈度情景下,分析了这些建筑物在地震灾害中的脆弱性和损失风险。     

基于改进蚁群算法与无人机影像的震害识别方法及其在漾濞地震中的应用

地震后及时、精准地获取区域的震害情况,对科学有效地开展应急救援与灾害损失评估工作具有重要意义。文中依托蚁群算法以及无人机高清遥感影像,提出了一种高效识别区域建筑震害的新方法,并在近期云南漾濞6.4级地震的应急工作中进行了应用与验证。该方法通过改进蚁群算法中信息素浓度更新策略,引入优化算子,建立了更好的识别规则,提高了震害识别的速度与准确性;云南漾濞6.4级地震发生后,以第一时间获取的漾濞县城无人机高分辨率影像为试验数据,对区域震害的提取效果进行了验证,并与蚁群算法及最大似然方法进行对比分析。结果表明,文中提出的基于改进蚁群算法与无人机高分辨率影像的震害识别方法可有效提高区域内被破坏建筑物的识别精度。     

基于高分辨率合成孔径雷达影像建筑物成像几何结构的震害特征分析

传统的利用震后单幅合成孔径雷达(SAR)影像对建筑物的震害特征分析大多基于街区范围, 很少基于其成像几何结构． 本文基于高分辨率SAR影像上的建筑物成像几何结构, 分析了建筑物单体的震害特点, 建立了利用距离向线性灰度累加的方法提取规则未倒塌建筑物的叠掩区和阴影区及倒塌建筑物的倒塌区, 并在此基础上进行各几何特征区域的纹理特征, 如同质度、 不相似度和熵的计算及其组合特征分析, 由此建立了基于SAR影像建筑物成像几何结构的震害分析方法． 采用该方法对2010年玉树M_S7.1地震震后玉树县城区的高分辨率SAR影像进行分析, 结果表明: 叠掩、 阴影和二次散射亮线是进行建筑物震害解译的有效几何结构特征, 其中叠掩区和阴影区的影像纹理特征具有较好的震害识别能力; 与传统的简单特征统计方法相比, 考虑建筑物SAR影像成像几何结构的特征统计法, 可以显著提高建筑物的震害识别能力.      

基于Levenberg-Marquardt法的中国大陆地区地震烈度分布快速评估的偏差特性分析

地震灾害发生后,可根据地震烈度衰减关系,利用地震灾害快速评估系统初步评估烈度分布范围。为评定烈度分布结果的偏差特性,利用中国西部地区488个震例和中国东部地区182个震例的等震线数据,使用Levenberg-Marquardt非线性迭代算法进行回归,计算我国大陆分区域烈度衰减关系,并对中国大陆1990—2007年23次6.0级以上地震以及2008—2019年88次5.0级以上地震进行烈度评估。结果发现,应用本研究所得烈度衰减关系进行烈度评估,不同烈度区分布面积与实际震害面积存在一定偏差,体现在:①高烈度区:实际震害面积往往比模型面积偏大;②低烈度区:实际震害面积往往比模型面积偏小。据此提出,应用该烈度衰减关系估计震害面积时,应根据烈度大小适当放大或缩写模型面积,具体缩放度如下:8度区模型面积放大约1.5—2.0倍,7度区模型面积缩小约1.5—1.6倍,6度区模型面积缩小约1.8—2.0 倍。     

烈度及设防结构烈度评定的讨论

随着我国地震工程学的发展,烈度的应用范围渐渐发生了变化。通过整理半个多世纪的历史地震震害数据,发现整体趋势是,低烈度区的同类结构基本完好比例增加,其他破坏等级的比例下降,高烈度区同类结构的毁坏比例增加;收集近些年发生的汶川地震、芦山地震和鲁甸地震的部分震害数据,发现同一烈度区,设防、未设防的和不同设防等级的结构震害差别较大。如果烈度表达的是地震后果,则据这些后果平均水平判定的烈度应有不同,反证了烈度的含义是通过震害反映的地震作用。因此,借助不同建筑类型、不同设防等级的结构判定烈度时,需要相对统一的标准。由于我国丰富的震害资料来源于未设防结构,建议通过某个烈度下的不同设防标准、各类结构、各震害等级的平均震害指数和(或)破坏比与未设防同类结构的平均震害指数和(或)破坏比的统计关系,建立未设防结构对应的平均震害指数和(或)破坏比的调整系数,可据设防结构震害判定烈度。     

基于无人机、高分卫星遥感影像的甘肃省陇南市建筑物空间化研究

基于无人机、高分卫星影像资料,通过实地调研与遥感影像对比分析,建立基于无人机、高分卫星遥感影像获取建筑物的技术路线,并以甘肃省陇南市为研究区进行实例验证。研究结果表明:利用无人机航拍进行建筑物识别时,采用倾斜摄影和正射影像相结合的方式,建筑物识别效果较好,尤其是对屋顶相同或类似的不同结构建筑物的识别;基于遥感技术获取建筑物时不仅要建立区域建筑物遥感影像解译标志,还需要借助区域地理环境特征、建筑物排列、占地面积、建筑物阴影等因素进行辅助识别,才能获取较为可靠的结果;陇南市建筑物类型主要有土木(含木构架)结构、砖木结构、砖混结构、框架结构4类,占比分别为19.25%、44.29%、31.32%、5.14%,建筑物遥感解译结果精度在-23.92%~25.28%;基于无人机和卫星遥感影像获取居民地建筑物数据可以用于更新地震应急基础数据库,但存在一定的误差。