汶川地震区砖砌体住宅房屋易损性研究

砖砌体住宅房屋占城乡建筑的80%以上,它的易损性分析是进行地震灾害损失预测的重要组成部分。文中介绍了砖砌体住宅房屋易损性的分析方法及存在的问题,充分利用汶川地震区砖砌体住宅房屋的震害调查数据,考虑到建筑物数据的离散性,分别给出了城区砖砌体住宅房屋、农村砖砌体住宅房屋两类建筑物群体的破坏状态易损性曲线包络(最大、平均、最小值),从而给出了其破坏概率矩阵,并给出了每个破坏概率的偏差值。     

北京市建筑抗震能力分类及地震灾害风险分析

北京市作为国家重点设防超大型城市,其地震灾害的敏感性和脆弱性极高。本文研究得到了以公里网格为单元的北京市建筑物抗震能力分类评价及其地震灾害风险分析结果。主要研究工作有:(1)针对北京市房屋抗震能力差异较大的现状,开展了建筑结构现场调查;(2)分析社会多元因素对北京市建筑物抗震能力的影响程度,建立了北京市建筑抗震能力分区分类方法;(3)建立了北京市各类建筑物地震易损性矩阵;(4)基于易损性分析结果,得到了北京市在不同概率地震作用下的建筑物直接损失和人员死亡评估模型。本文相关工作可为北京市政府和民众了解地震可能造成的威胁,做好震前准备和规划提供理论依据。     

改进TOPSIS模型在城市地震脆弱性评估中的应用

针对目前仅以城市单体为对象研究城市地震灾害脆弱性,而忽视城市内部不同区域间存在特征差异的问题,选择威海市区作为研究对象,将研究范围细化至22个街道(镇),建立城市小区域地震灾害脆弱性评价模型。从人口、经济、建筑物和生命线系统4个方面选取17个指标构建城市地震脆弱性评价指标体系,应用主客观结合的三角模糊熵法和改进TOPSIS模型,计算出研究区域的相对贴近程度并进行排序,将威海市区划分为4个不同脆弱性等级。结果表明:改进TOPSIS模型能够从整体上对城市地震灾害脆弱性进行评级分区,为城市内部有针对性的制定防震减灾策略提供一个全新的思路。     

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.     

玉树州红旗小学建筑物震害调查

根据玉树地震灾区玉树州红旗小学建筑物震后破坏情况,结合现场图片对其破坏形态及原因进行了分析.提出了对砖混结构教学楼抗震设防的若干建议:(1)限制采用悬挑外廊式单跨多层砖混结构,最好在外走廊的外侧边加设一排钢筋混凝土柱;(2)优先采用现浇混凝土楼面板、屋面板.(3)每层设圈梁,多设构造柱;(4)建筑平面、立面布置应该规则、对称,不宜局部突出;(5)教学用房的层数应该加以限制,小学不超过4层;(6)外走廊宽度应该适当增宽;(7)在学生中普及地震应急和救生知识,每年定期开展地震灾害的应急、救生演习;(8)在学校建筑物基础与上部结构之间设置叠层橡胶支座,以减小建筑物的地震反应.     

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。     

区域与城市地震风险评估与监测技术研究项目及研究进展

我国城市化进程的加快使人口与财富高度集中,城市向大型化、复杂化发展,在地震面前变得越发脆弱,而我国多数城市位于地震高危险区,灾害风险迅速攀升。充分借鉴国际减轻地震灾害风险先进理念,结合当今智能技术,开展地震风险评估与监测技术研究,已成为我国当前防震减灾工作的重中之重。国家重点研发计划项目"区域与城市地震风险评估与监测技术研究"以研发高性能区域与城市地震灾害监测及组网观测技术为手段,建立融合工程结构性态、社会和经济等多元信息的区域与城市大震风险动态评价指标体系、评估技术和软件系统平台,并开展应用示范,实现区域与城市地震灾害风险科学化、精准化和动态化评估,为显著提升我国抗御地震灾害风险能力提供关键技术支撑。经过两年的研究,设计并生产了MEMS加速度计样品,提出了观测网络优化布置方法、典型结构台阵优化布设方案和改进的数据多跳路由算法数据传输模式;构建了RC构件可视损伤识别的卷积神经网络Damage-Net,引入强跟踪滤波算法,实现了建筑结构体系时变物理参数的有效追踪,并建立了建筑抗震韧性评价方法;提出了基于计算机视觉的数据异常探测方法、桥梁结构基于弹塑性耗能差率的损伤指数模型和基于卷积神经网络和递归图的桥梁损伤识别方法,建立了桥梁地震破坏监测和性态评估标准Benchmark模型;分别建立了基于遥感数据的建筑物提取技术、单体建筑结构和区域建筑群结构性能水平恢复函数模型和结构恢复能力计算方法,构建了区域和城市大震风险评估指标体系和风险动态评价模型;提出了基于物联网大震灾害监测系统总体架构、考虑多损伤状态的参数化桥梁地震灾害风险评估模型,开发了建筑群地震灾害仿真系统;初步完成了示范建筑地震监测方案设计,完成了示范桥梁地震监测网络建设和三河市多元信息的数据库建设;初步设计了三河市区域地震灾害监测网络。     

普通公众对汶川8.0级地震灾害认知与响应测评研究——以陕西南郑为例

为了深入了解普通公众对地震灾害感知程度,为减少灾害损失和区域防震减灾战略的制定和实施提供科学依据,运用问卷调查和深度访谈的方法,系统分析了四川汶川8.0级地震陕西南郑灾区公众对地震灾害的认知与响应。结果表明:(1)在认知与响应地震灾害方面,公众的防震减灾技能最差,地震灾害知识和震后情绪与信息的传播较差,自救互救实况较好,综合水平与能力还很不理想;(2)普通公众掌握的地震知识准确性和理解深度还有待加强;(3)增强区域防震减灾综合能力的有效途径是提高公众掌握防震减灾技能的程度及普通公众自救互救知识和能力;(4)当地政府的针对性宣传和权威媒体的报道是震后公众获取地震灾害信息的主要渠道,因而推进政府地震灾害信息公开化和透明化是减轻灾害风险的有效途径。     

2014年云南鲁甸M_S6.5地震灾害区域等级划分研究

对地震灾害区域等级划分模型进行了分析,并以2014年云南鲁甸MS6.5地震为例,对此次地震的地震灾害指数进行计算。讨论不同震害特征地震如何选取相应震害因素,能够充分的反映出灾区区域灾害等级差异。     

城市建筑物情景构建及地震风险评估——以玛曲县为例

利用大疆M300无人机对玛曲县城区建筑物进行全覆盖、高精度航拍,建立三维模型,结合高分遥感影像对城区建筑物进行数字化处理,采用结构弹塑性时程分析方法构建玛曲县城区建筑物在不同地震烈度下的震害情景,并对其进行地震灾害风险评估。研究结果表明：在中小型城市城区高层建筑物结构类型解译工作中,无人机倾斜摄影技术能够全天时获取成像清晰、质量较高的高分辨率遥感影像,能更好地高精度分辨城区高层建筑物结构类型、层数等基础信息,能为震害情景构建和地震灾害风险评估提供准确的基础数据;烈度为Ⅶ度时,城区建筑物以轻微破坏和中等以下破坏为主,地震灾害风险不大;烈度为Ⅷ时,城区建筑物以中等及以上破坏为主,地震灾害风险较大;烈度为Ⅸ度时,城区大部分建筑物都会出现严重及以上破坏,地震灾害风险很大。研究结果将会为该地区精确实施建筑物加固、重点隐患排查等工作提供有力的科学支撑,对该地区防范化解重大地震灾害风险具有重要的意义。     

结合变差纹理特征的极化SAR建筑物震害信息提取

快速评估建筑物地震灾害信息对地震应急救援工作有着指导意义,而极化SAR具有全天候、全天时的特点,因此利用极化SAR图像提取震害信息已逐渐成为研究热点。虽然极化SAR具有丰富的极化信息,但其纹理信息不可忽略,尤其是完好的人工建筑物在图像上呈现规则的纹理特征,而倒塌建筑区域纹理分布杂乱,因此结合纹理信息也可以很好地提取建筑物信息。以2010年玉树地区的全极化SAR数据为研究对象,首先,利用Yamaguchi分解的体散射分量PV提取了SAR图像中的建筑物区域以及道路、水系等非建筑物信息,在此基础上,对相干散射矩阵T11分量中倒塌建筑物、完好建筑区域进行变差计算,根据变差曲线确定变程a后,再对建筑物区域采取窗口m*m(m=3*a)进行变差计算得到变差纹理信息,最后利用FCM算法对变差纹理信息分别提取完好建筑物和倒塌建筑物区域,为了对比分析,文章利用Yamaguchi分解的二次散射分量PD提取完好建筑物区域,与震后光学遥感图像对应样本点进行人工验证,得到完好建筑物的提取精度为80.18%,倒塌建筑物的提取精度为84.54%,道路水系的提取精度为77.58%。     

地震重点监视防御区县级行政单元地震危险性的差异统计及其分类管理的建议

本文利用GIS技术,将全国地震重点监视防御区(重防区)县级行政单元边界分别与中华人民共和国地震动峰值加速度图和中国及邻区地震区带和潜在震源区划分图叠加,对各县分别计算了如下4个地震危险性指标:(1)县境内最高地震动峰值加速度等级;(2)县境内面积比例最大的地震动峰值加速度等级;(3)县境内最高潜在震源区震级上限等级;(4)县境内面积比例最大的潜在震源区震级上限等级.通过分类统计全国重防区县级行政单元的地震危险性分布,得到的结论是:虽然同为重防区但各地的地震危险性相差巨大.据此,建议根据地震危险性的不同在重防区采取如下措施:第一,不论是何种类型的重防区,均应按中国地震动参数区划图对新建工程做抗震设防,对已有建筑做抗震加固;第二,位于高地震危险性的区域,特别是位于具7级以上潜在地震危险的重防区,要加强与防灾有关的应急准备、城市规划、地震监测预报、地震应急响应等专门措施.     

滇西地区基于单体建筑的震后人员死亡评估方法研究

震后死亡人数是震后应急响应和救援工作的重要基础。为提高震后人员死亡评估精度,从云南县(区)城镇化率、建筑面积和建筑楼层数考虑,提出了一种基于单体建筑的人口分配方法;以建筑的致死性矩阵为基础,使用滇西地区建筑数据和历史地震死亡人数计算本地化修正系数,得到了该地区基于建筑类型的人员死亡评估方法;以2021年云南漾濞6.4级地震为例,对评估结果进行了检验和三维可视化。结果表明：(1)基于单体建筑的人口分布空间比传统的公里格网更加精细;(2)基于单体建筑评估的受灾人口和实际受灾人口之间的相对误差为3.7%,精度较好;(3)基于单体建筑致死性评估的漾濞地震人员死亡评估结果为0～3人,符合实际情况;(4)三维表达能够增加信息表达的直观性和丰富程度。     

基于无人机倾斜影像的三维建筑物震害精细信息提取

无人机倾斜摄影技术建模生成的三维影像较好地展现了建筑物侧面和顶面的震害细节信息,然而影像的高维度特性难以直接基于三维影像提取震害信息,经过降低维度转换的二维纹理影像往往会导致建筑物震害信息的不完整性和破碎性。针对这些问题,本文以2017年九寨沟M_S7.0地震为例,提出了一种直接从九寨沟震后三维影像获取侧面纹理信息的方法,即将三维模型打散,实现纹理与不规则三角网分离,从而获取完整的纹理影像,然后利用金字塔模型的瓦片坐标范围、瓦片命名规则和建筑物单体的空间位置选取最优纹理影像,再使用加权均值方差法确定纹理影像中建筑物的外墙最佳分割尺度后,采用面向对象方法提取建筑物外墙和墙皮脱落信息,最后通过对这些建筑物震害特征的分析,判定单体建筑物的破坏等级。结果显示,该方法成功获取了建筑物完整的侧面震害纹理影像,并基于纹理影像提取了外墙、裂缝和墙皮脱落区域信息判定建筑物单体为中等、严重两个破坏等级。      

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。     

城市典型建筑的地震损失预测方法Ⅰ: 结构易损性分析

地震作用下结构的易损性分析是地震灾害损失预测方法的重要组成部分。本文针对多层砌体房屋结构、排架结构和多层钢筋混凝土结构等3种城市典型建筑,首先给出了该类单体建筑的地震结构易损性分析方法,然后对群体建筑的地震易损性分析方法,以及群体建筑的易损性分类方法进行了探讨,为城市典型建筑的地震灾害损失预测和评估提供参考,并为宁波市抗震防灾规划的地震损失预测提供基础。     

城市建筑群地震灾害风险评估技术探索及应用

地震灾害风险评估是开展风险治理和隐患排查的重要手段,在分析研究国内外地震灾害风险评估研究现状的基础上,开展地震工程多学科的交叉研究,综合考虑震源破裂过程、地震动传播路径、场地条件、建筑结构地震响应等因素,构建城市建筑群地震灾害风险评估体系;以嘉兴市为研究示范区,基于设定地震和多概率地震危险性水平开展城市群体建筑结构地震时程反应分析及震害模拟,构建城市建筑群地震灾害可视化分析平台。该项研究旨在探索城市地震灾害风险评估的有效方法,为地震灾害风险管理提供科技支撑。     

探地雷达多剖面联合解释方法及应用

在城市道路塌陷隐患探测中,相邻车道地下介质差异性较小,其探地雷达剖面之间具有较高的一致性和关联性,为了提高探地雷达资料解释的准确性和速度,综合对比分析相邻车道探地雷达剖面之间的相关性,提出了探地雷达多剖面联合解释方法,首先同时对多个相邻车道探地雷达剖面中的塌陷隐患病害同步进行分类和分级判释,然后将每个病害异常输出为单体病害文件至单体病害文件库,并基于人机交互方式对单向或双向多车道探地雷达剖面中的任意病害类型或病害等级进行综合统计、自动排序,可用于生成严重病害的现场加密复测验证单和最终的检测报告.结果表明:探地雷达多剖面联合解释方法能够同时对多个相邻车道探地雷达剖面同步进行对比分析、相互验证,能有效克服单剖面信息量不足的局限性,不仅可以快速辨别和剔除外界干扰形成的虚假异常,减少多解性,而且可以估算地下病害异常的面积范围和空间展布,有效提高解释的自动化、准确性和可信度,明显加快解释速度.     

基于人口统计数据的区域震害快速评估方法

在进行大规模城乡震害预测工作中, 需要使用与传统预测方式不同的新模型及新方法, 以便实现震害快速预测. 利用容易得到的人口统计数据中的人口及建筑抽样信息,通过建筑物分类,在已有的城市建筑震害基础上采用类比方法进行建筑物易损性分析,给出了人口数据及灾害损失的关系模型. 利用该模型建立福建省区域范围的建筑物不同结构平均易损性矩阵,按经济条件给出结构不同年代易损性矩阵调整系数,并建立地震灾害快速评估系统. 应用结果表明, 基于人口统计数据方法进行城乡区域尺度的地震震害评估模型, 具有投入少、 数据自动预测、定期更新且易于获取等优点.      

上海地震灾害情景构建数据库建设

上海市地震灾害情景构建数据库建设以上海“十五”应急基础数据库为基础,结合“十一五”联动协同灾情数据库,增加灾情构建的单体建筑物、生命线等数据,形成符合上海需求的高精度、多数据的特色数据库。本文从上海市地震灾害情景构建数据库的作用、数据收集方式、来源及数据处理等出发,阐述该数据库的特色。