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。      

城市建筑物震害三维模拟在GIS中的应用

将地理信息系统(GIS)技术用于震害预测在国内外都有较为广泛和成熟的研究。大多数的研究都是基于二维GIS技术的应用,以图表的形式显示震害预测结果,不能够直观地显示建筑物空间特征。本文以砖混结构建筑为例,总结了不同震害等级的震害特征,将提取的震害特征和建筑物纹理合成,利用Google SketchUp三维建模和ArcGIS Engine开发实现震害三维显示。本文给出了利用三维模拟技术在震害预测研究中的一种方法和思路,旨在为震后应急救援、虚拟救援训练和地震科普教学等方面提供帮助。     

汶川地震北川县城建筑物震害分析

汶川地震中,原北川县城位于地震烈度达到Ⅺ度的极震区内,建筑物几乎破坏殆尽。为了对建筑物震害机制开展相应的研究,防灾科技学院科考小组于2008年8月中旬前往北川县城及周边区域开展了现场科学调查。调查和分析结果表明,多种致灾机制共同作用于北川县城造成建筑破坏极为严重,建筑物震害指数基本上都在0.8以上,根据震害机制不同可以将县城区域划分为多个区域,不同区域内起主导作用的建筑物震害机制之间存在差异,典型建筑物充分地体现了不同震害机制的特点。     

城市震害三维模拟系统的实现方法

本文以数字减灾、数字城市概念为背景,以地震辅助决策、虚拟应急救援演练、地震科普教育为目的,给出了城市震害三维模拟系统的总体思路和实施计划。主要利用现有的数字图像处理技术、遥感技术、三维建模技术、可视化技术、数据库技术和虚拟现实技术等技术,结合新的群体和单体震害预测方法及G IS技术提出了城市震害三维模拟的总体设想,分析了城市三维震害模拟系统所需要的关键技术手段,指明了城市三维震害模拟的技术思路,并且完成了在地震影响场作用下,通过城市建筑不同震害的颜色表示,在破坏纹理库和破坏构件模型库的支撑下,建立三维破坏建筑模型库,以相似准则为依据,进一步以单体为例调入三维建筑破坏模型,实现了城市建筑三维破坏状态展示,为数字三维城市破坏的模拟提供了一种较好的思路。     

廊坊市重要建筑物易损性分析

采用PKPM SATWE结构空间有限元分析软件建模计算法对廊坊市101栋重要建筑物进行结构易损性分析,以破坏等级为结果指标给出每栋抽样建筑的震害预测结果,按照建筑物结构类型、建设年代和建设用途形成各自震害矩阵并给出所有重要建筑物的总震害矩阵,对各类建筑物的抗震能力进行综合评价。     

北川县城汶川地震震害特征及其成因探讨

根据笔者在汶川大地震板震区北川县城现场考察的第一手资料,分析了2008年5月12日汶川8．0级大地震后北川县城的震害特征,论述了北川县城地震后建筑物、生命线工程的破坏以及次生地质灾害;并对造成各类震害的原因进行了初步的探讨。最后,在总结震害特征及其成因的基础上,提出了当前应加强研究的相关课题,旨在为今后的工程抗震设防和研究提供参考。     

基于ArcGIS和3DS Max的砖平房震害三维可视化方法研究

震害预测系统可为防震减灾提供良好的技术支持,并随着GIS技术和震害预测理论的不断完善日趋成熟。但传统的震害预测软件的结果大都以表格、曲线、直方图等二维形式进行显示,很难直观地反映建筑物震害的实体特征。因此,文中针对如何使用主流的3D建模软件建立房屋震害模型进行了研究,有效地将房屋纹理与震害信息进行合成,并结合主流的GIS软件——ArcGIS9.0,以砖平房震害为例实现了房屋震害的三维可视化,进一步促进了三维可视化技术在防震减灾方面的应用,为房屋震害可视化提供了一条新的思路,也为基于GIS的3D震害预测软件的建立提供了一条新的思路,具有一定的现实意义     

山东潍坊地区多层砖房震害预测

利用多层砌体房屋震害预测专家系统,对山东潍坊地区１８２栋多层砖房逐栋进行了单体房屋的震害预测,在此基础上,统计分析了该地区多层砖房的地震易损性特征,并进行了初步震害预测研究,给出了该类房屋的易损性矩阵,各破坏等级的损失参数矩阵和对应不同地震烈度的相对损失预测,为进一步开展震害预测和采取地对性的防震减灾对策提供了科学依据。     

基于改进遗传算法优化BP神经网络的单体建筑物震害评估方法

结合机器学习算法最新研究进展,提出一种基于改进遗传算法优化BP神经网络的单体建筑物震害评估方法。以四川地区为例,通过改进遗传算法优化BP神经网络建立评估模型,输出评估区域内不同结构类型单体建筑物在各震害影响因素综合作用下的破坏等级,并通过实际算例分析对模型的有效性进行验证。结果表明,该方法可快速、准确地评估单体建筑物震害情况。     

汶川特大地震之北川县城震害分析

2008年5月12日汶川8.0级地震在北川县城造成了巨大的破坏,导致上万人死亡,整个北川县城变为废墟。现场地震科考分析显示,造成北川县城建筑物和道路严重损毁以及人员重大伤亡的三个主要原因为:活断层错动产生的地表破裂效应,地震引发的次生地质灾害(崩塌、滑坡)和强地震动产生的振动破坏效应。北川县城主断裂和次级断裂沿线分布的建筑物震害较重,而邻近断裂的建筑物震害相对较轻;地震触发的王家岩滑坡和景家山崩塌对北川县城造成了极大的破坏,导致2000余人死亡;而振动破坏效应在北川县城普遍存在,它产生的水平剪切运动对建筑物的危害很严重。     

邢台市重要建筑中砖混结构震害预测

通过对邢台市重要建筑中的21栋砖混结构房屋进行现场调查,运用砖混结构震害预测方法计算出了每栋建筑的破坏等级,得到了所有重要建筑物的震害预测结果,并以震害矩阵形式给出;结合总平均震害指数对这些建筑物的抗震性能进行综合评价,为邢台市防震减灾规划提供参考依据。     

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...     

城市建筑物震害预测方法的改进

目前基于地震烈度的建筑物震害预测方法,通常按整烈度给出预测结果,造成在设定地震影响下烈度分界线两侧相邻的、抗震能力相同的建筑物震害预测结果有很大的差异,而同一烈度圈内靠近高烈度分界线与靠近低烈度分界线的建筑物震害预测结果却完全相同,这与实际震害情况严重不符。为了解决这个问题,将地震烈度按0.2度间隔进行分档,同时将震害指数和破坏等级也进一步细化出5个分档。按地震烈度与震害指数的关系,通过拟合方法和等分方法得到5个烈度分档的震害指数调整系数和分档震害指数,拟合方法获得的调整系数适用于群体房屋震害预测,等分方法获得的震害指数适用于单体房屋震害预测,通过改进方法获得的设定地震影响下震害预测结果,可以体现同一烈度不同烈度分档内建筑物震害差异,并使烈度线两侧,抗震能力相同的建筑物的震害预测结果不再出现跃变。     

基于不同破坏指数的建筑物震害预测不确定性分析

结构地震破坏指数是将结构地震破坏程度进行量化的指标,其应用领域十分广泛。本文针对建筑结构震害预测工作,选取了7种典型的破坏指数,分别以5层和17层钢筋混凝土结构为模型,计算了在给定地震动作用下,结构模型对应于每个破坏指数的结构震害等级。计算结果表明:由于选取的破坏指数以及相应的破坏等级划分不同,建筑物的震害预测结果会存在较大的差异,尤其在接近设防烈度的地震作用下,建筑物的震害预测结果存在很大的不确定性。     

建筑物震害预测的落影贝叶斯原理的应用

运用笔者建议的基于模糊近似推断原理的震害预测总体模型,可以得到一个城市或一个地区适当划分的每个小区的各类建筑物的震害度。本文是这个模型的延伸,它主要运用集值统计中的落影贝叶斯原理,来预测该区中各类建筑物可能遭受不同破坏等级的房屋的具体数量。这对于一个城市的震害预测和减轻地震灾害计划的制订,都是十分重要的。本文首先简要回顾了笔者提出的震害预测总体模型,接着介绍了集值统计和落影贝叶斯原理,最后,详细叙述了各类建筑物不同破坏等级的房屋数量的预测方法,并举出了应用的实例。     

基于ACCRBF网络的多层砖房震害预测

针对传统震害预测方法逐栋抽样计算建筑物抗震性能的不足,本文提出了一种基于蚁群聚类径向基(ACCRBF)网络模型的建筑物震害预测方法。依据不同地震动峰值加速度下多层砖房的实际震害资料,对模型进行训练,在模型的输入和输出之间建立映射关系,并利用这种映射关系对未知样本进行分类,实现对多层砖房的震害分析和预测。模型的输入为反映结构的震害影响因子,输出为给定的地震动峰值加速度下结构震害等级。研究表明,基于ACCRBF网络模型的多层砖房震害预测结果与震害实例基本吻合,具有推广应用价值。     

基于两阶段支持向量机的群体建筑物震害预测方法

传统群体建筑物震害预测,多是采用与现有的建筑物震害数据类比的方法。由于特殊地质环境和特定地震情景的影响,外加人工统计的误差干扰,现有数据中存在相当数量的异常数据指标。这些数据噪声将严重影响群体建筑物震害预测的准确度。引入一种新型两阶段支持向量机方法,首先为正常数据和异常数据赋予不同的权重,接着用加权支持向量机方法建立群体建筑物震害预测模型。通过对汶川地震中640栋建筑进行交叉验证发现,提出的两阶段支持向量机方法不仅能有效识别出异常数据点,而且能快速准确地预测建筑物震害结果,可以用于实际的城市建筑物震害预测工作。     

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.      

类比预测法在城市群体建筑物震害预测中的应用

群体建筑物量大面广,为了简化群体建筑物震害预测的工作,采用类比预测法对群体建筑物震害进行了预测.从城市建筑中选取具有典型破坏特征的建筑物作为样本,通过建筑物结构类型、高度、建设年代、现状质量和用途作为震害影响因子进行震害类比预测.建立规划区内建筑物易损性矩阵.最后以宁德市为例,利用本文方法给出了宁德市建筑物的易损性矩阵...     

群体建筑物地震破坏概率模型研究

提出了一种通过构建具有普适性的概率模型对群体建筑物进行震害预测的方法。该方法基于已有的群体建筑物易损性矩阵,通过概率分析和数据拟合,进行构建建筑群的破坏概率模型,并通过计算建筑物易损性指数的均值和方差来确定其具体参数。分析表明,该概率模型对群体建筑物震害预测具有一定的可行性和普遍的适用性。