准实时地震灾情综合评估系统的研发

震后如何快速获取灾区震情信息、准确评估地震灾情,是震后应急救援的关键问题。本研究从县市地震灾害应急救援需求出发,开发了准实时地震灾情综合评估系统,基于MEMS强震台网的强震观测数据、县域承灾体基础数据和手机终端获取的震后地震现场实时灾情信息,综合采用承灾体地震易损性分析方法和灾情动态修正算法,实现了县市地震灾区灾情准实时评估,为灾区地震应急指挥、救援和辅助决策提供科学依据。     

西南地区承灾体数据采集与动态更新系统

在我国各地区承灾体特征差异性明显,且西南地区经历多次灾后重建,承灾体种类及其脆弱性呈多元化趋势的情况下,传统的通用数据标准已不再适用。此外,传统手工填写的数据采集方式导致数据汇总耗时耗力,且无法保障数据的准确性、一致性和时效性,严重影响了震害预测和灾后应急响应等工作的开展。本文以城镇规划数据为基础,依托智能移动终端,构建数据采集与动态更新一体化系统。系统通过对数据采集条目与流程进行定制优化,使其适应西南地区县城情境,实现了数据的标准化采集和实时录入。同时系统与城镇规划数据有机结合,利用实时采集的承灾体数据对城镇规划数据进行动态更新。其次引入智能化的承灾体数据交叉自动检验模块,确保数据准确。四川省丹棱县的应用示范表明,本系统显著改进了承灾体数据采集的准确性、一致性与更新速度,极大地减轻了工作人员的工作负担,为灾情获取和评估打下坚实基础,有效提高了西南县市震害防御和应急救援能力。     

历史灾害地震信息数据库建设

针对震后应急救援领域需要大量基础数据支撑的现状,拟在收集整理1990年以来中国历史地震灾害信息的基础上,根据地震应急、救援、决策等对地震灾情信息的需求,开展数据深层次分析、分类、挖掘工作,完成数据库结构设计,基于开源数据库MongoDB架构,建立了针对地震应急信息特征的灾害信息数据库,实现地震灾情信息的快速查询、统计、调用等功能,提高了应急基础数据库的精度和准确度,实现地震灾情信息的科学化、规范化、系统化管理,为地震灾害快速评估技术系统和辅助决策的生成提供数据保障。     

遥感影像震害信息提取技术研究

近年来,随着遥感影像分辨率的提高和遥感信息提取技术的发展,遥感技术逐渐成为快速获取地震灾情信息、震后应急和震害快速评估的有效手段。但以往的遥感震害信息提取结果精度较低、震害识别对象单一     

基于遥感影像的建筑数据构建研究

在地震灾情快速评估中,基于空间分布的高精度房屋和人口数据是最重要的两组数据,其直接决定着灾情快速评估结果的准确性以及现场重点救援的目标指向。然而,高精度房屋数据的获取一直是一个难题,由于受到诸多因素的制约,至今缺少好的解决途径,这也是导致当前灾情快速评估准确性不高的主要原因之一。本文基于遥感影像和实地调查相结合,构建较高精度的房屋基础信息,更好地反映房屋和人口的实际分布情况,为提高地震灾害损失快速评估的精度和准确性奠定必要的基础。     

三维影像技术在承灾体基础数据调查中的应用——以吐鲁番市主城区为例

承灾体基础数据是地震灾害评估的核心数据,是制定防灾减灾政策的基础,具有十分重要的地位。数据获取主要靠野外调查,费时费力,研究承灾体数据的快速获取方法刻不容缓。本文以新疆维吾尔自治区吐鲁番市主城区为例,对三维影像技术在承灾体基础数据调查中的应用进行了研究,以无人机倾斜摄影测量数据为基础,运用三维模型构建、遥感信息提取与地理信息系统空间分析方法,进行区域房屋基础数据信息提取,获取了研究区真实房屋空间分布、结构类型、建筑面积及层数等数据,为该地区地震预测预防、地震应急、震时救灾以及震后恢复等防震减灾工作服务。     

新疆城镇建筑特征与震害风险初步分析

文中利用公里格网单元抽样调查数据对新疆城镇进行承灾体特征分类,通过新疆城镇的历史震害特征,结合抽样单元内的容积率和完整率的计算,对城镇建筑的抗震能力和震害风险点进行初步分析,并提出了震害防御工作建议。     

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。     

基于马尔科夫随机场的单时相震害影像 受损建筑物识别方法

建筑物是地震中的主要承灾体,其受损情况可作为评估地震破坏等级的重要参考依据。因此,快速准确地对震后影像中的受损建筑物进行识别显得尤为重要,对震后救援和应急响应具有指导意义。现有的震害遥感信息提取方法的精度低、速度慢,无法满足快速应急响应的迫切要求。文中提出一种基于马尔科夫随机场(Markov Random Field,MRF)模型的建筑物受损程度检测方法,首先利用马尔科夫随机场对影像进行分割,再根据影像中不同程度受损建筑物所呈现的特征,利用支持向量机在分割后的影像中提取受损建筑物。实验表明,该方法性能良好,平均总体精度达93. 02%。与传统方法相比,该方法操作简便,且提取精度和运行时间均有显著优势,能够精准、快速地识别震害单时相影像中的受损建筑物。     

基于三维GIS技术的地震灾情场景模拟系统

设计并实现了基于三维GIS技术的地震灾情场景模拟系统。根据现场救援工作的特点和需求,对基于基础地理信息数据的自动三维建模方法和场景生成技术进行了研究,建立了基于地震动影响场和结构易损性的地震灾情场景模型;基于ArcGISEngine开发组件,实现了灾前、灾后场景的自动生成和直观显示,实现了整体破坏情况分析、重点搜索区域判定、关键目标震害与属性查询等灾情分析和辅助决策功能。该系统以震区基础地理信息数据和地震基本参数作为数据源,可以在获得地震基本参数之后快速地估计和分析震区建筑结构的破坏及其空间分布情况,预判重点搜索救援区域,为应急指挥决策和救援行动提供有效的支持,适合在现场救援工作中实际应用。     

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。     

基于遥感和GIS的建筑物震害损失评估方法研究与实现

介绍了一种使用遥感技术进行震后损失快速评估的方法,评估流程包括震害提取和损失评估两个部分。评估方式根据需求可以分为基于震害指数的评估和基于图像分类结果的评估两种模式,前者通过震害指数与烈度的关系得到地面居民住地的宏观震害情况,结合地震应急数据进行建筑物损失评估;后者采用图像处理技术,选取典型震害样本以图像分类技术得到地面居民住地的分级分类的震害结果,然后计算参数进行损失评估。损失评估的计算根据震害提取模式而不同。这种遥感震害评估方法和计算流程结合了遥感和GIS技术,以满足实际工作需求目标,提高了震害提取的自动化程度,实现多人工作模式,通过有效率的人机交互来提高遥感震害评估的速度。     

基于指标法的建筑物理脆弱性评估研究进展

承灾体脆弱性评估是科学进行灾害风险评估和预测的基础，房屋建筑作为面大量广的承灾体，众多学者对建筑物理脆弱性指标模型进行了研究。基于单灾种和多灾种2个维度，针对指标模型构建的各环节，全面梳理了几种典型单灾种物理脆弱性指标体系和评估模型构建情况，发现指标选取理论依据不明确，模型构建主观性较强，不能准确表征建筑特点与抗灾能力间的内在联系。系统总结了多灾种指标体系和耦合物理脆弱性指标模型研究现状，发现多灾种之间及其对承灾体影响的复杂耦合效应在现有指标模型中未得到充分体现。研究结果表明，明晰指标依据、优化模型构建是提升单灾种物理脆弱性评估准确性的关键；改进脆弱性耦合模型、拓展综合脆弱性评估方法是健全多灾种脆弱性评估研究的核心。     

基于面向对象的高分辨率遥感建筑物震害信息提取与评估

为了快速地确定地震等自然灾害引起的受灾区域范围,并对其受灾程度进行及时评估,本文采用面向对象的建筑物检测方法,基于高分辨率遥感影像所包含的地物几何结构和纹理特征信息,提出了一种建筑物震害信息提取与评估的方法和技术流程.在此基础上,以2010年玉树M_S7.1地震部分地区地震前后的QuickBird影像为例,对受灾区域震前、震后建筑物的形状、面积等信息进行提取,提取精度分别为88.53%和90.21%,对该区域建筑物变化信息进行提取所获取的建筑物变化信息精度为79.68%,统计变化区域像素个数,确定变化面积为15 923.52 m2,占研究区域总面积的68.16%,因此评估其为中重度受灾区域.本文结果与实地考察结果一致,证实了这种快速的震害信息提取与评估流程切实有效,能够快速评估受灾区,为灾后第一时间抢险及救援提供重要参考.      

新一代区域地震灾害快速评估系统设计与实现——以甘肃省为例

破坏性地震发生后,地震灾情快速评估作为地震应急指挥技术系统中的核心模块能够为各级政府和应急管理部门地震应急指挥决策提供重要的信息服务,是地震应急救援与指挥决策重要的支撑平台。随着学者对地震应急领域几十年的研究,已经具备了开发新一代地震灾害快速评估系统的条件。本文基于甘肃省分震级地震烈度衰减模型、分区域的地震灾害人员伤亡评估模型、地震应急专题图设计等研究基础,研发了新一代甘肃省地震灾害快速评估原型系统,实现了软件自动触发、分震级地震影响范围估计、分区地震灾害人员伤亡计算,自动生成地震灾情评估报告,提高了系统的自动化水平和计算结果的精度。该软件能够提升甘肃省地震灾害快速响应能力,能够为甘肃省地震灾害应急救援和指挥决策提供更为科学可靠信息服务。     

震害快速评估中基于GM(1;1)模型的人口预测

地震灾区人口数据是破坏性地震发生时震害快速评估中一项重要的关键基础数据.本文利用GM(1,1)模型建立了甘肃省县一级人口数量的增长模型,实现了静态人口基础数据在地震发生时的动态计算,使其更接近于人口发展的实际情况,为震害评估提供更准确的人口基础数据.     

无人机技术在新疆塔县地震的应用及实现

目前,地震灾情信息的获取主要依靠地震现场调查,费时费力,为第一时间快速了解灾区灾情,以便尽快做出救灾决策,指挥调度救援力量,引进新的技术手段辅助获取灾情信息十分必要。进行了无人机技术在新疆塔什库尔干县地震的应用研究,利用无人机技术,获取了地震极灾区库孜滚村高分辨率影像数据,结合震前GF-1遥感影像数据及地震现场震害调查数据,获取极灾区灾情信息。结果表明:无人机遥感技术可快速采集极灾区遥感影像,有利于对灾情做出正确判断和评估。根据无人机遥感影像结合震前遥感影像和地震现场调查数据,进行区域建筑物结构类型和损毁程度遥感解译,可快速获取灾情,无人机技术在地震应急方面应用效果显著,为灾情评估、救援和灾后重建工作提供了科学决策依据。     

土石坝震害预测及快速评估方法研究

目前我国水坝数量达86 000座以上,其中95%以上是土石坝。土石坝在地震灾害中作为承灾体,一方面引起土石坝坝体的破坏,造成直接经济损失;另一方面,还可能演变成为危险的次生灾害源,引发次生水灾造成巨大的经济损失和人员伤亡,同时在地震后还常常因水坝无法正常发挥水利设施功能,造成灾后生产、生活的困难。在地震发生后,通过对土石坝地震灾害损失开展简便、快捷的预测评估,可以为有效开展地震应急工作,合理分配救灾人员、物资,及时救援,避免次生灾害发生提供参考。同时,通过土石坝震害预测及快速评估方法的研究,可以深化对土石坝的地震反应机制的认识,在坝体设计施工时预先采取抗震措施,避免或者减轻可能造成的破坏和损失。目前国内外对土石坝震害预测与快速评估方法的     

基于天地图的地震灾情综合研判系统设计与实现

阐述了基于天地图的地震灾情综合研判系统建设目的、系统设计以及系统功能实现,并将该系统应用于2017年九寨沟7.0级地震。结果表明:该系统实现了灾区基础背景信息与快速评估结果的查询和可视化,多源灾情信息汇聚,灾区范围、次生灾害、交通震害等主题综合研判,以及研判成果产出等功能,为开展灾情协同综合研判提供了便捷的工具,为震后地震应急指挥决策提供了重要灾情信息支持,有效支撑了地震应急工作。     

大同-阳高3次地震的快速评估与现场评估结果对比分析

对大同-阳高1989年6.1级、1991年5.8级和1999年5.6级地震进行快速评估计算,通过地震影响场、震后人员伤亡和经济损失数据的对比,分析导致震害评估差异的主要原因,对山西省地震应急快速评估系统提出改进建议,使震后快速评估系统更好地服务于防震减灾工作,为震后抗震救灾工作提供基础支撑.