基于梯度提升决策树(GBDT)算法的南方洪涝灾害房屋倒损评估模型

结合影响洪涝灾害损失的10个指标,利用国家减灾中心灾情库中案例作训练样本,建立了基于梯度提升决策树(GBDT)算法的南方洪涝灾害房屋倒损评估模型,可用于洪涝灾害房屋倒损的快速评估。最后,利用2016年7月上旬南方洪涝灾害案例进行了模型验证,总体相对误差为17.9%,证明该模型具有较高的可靠性,能够较好反映洪涝损失总体情况。     

四川省房屋数据空间化及在芦山7.0级地震灾情快速评估中的应用

在四川省城乡布局和经济分区的基础上,通过308个房屋数据抽样点(1 km×1 km)并结合土地利用数据,建立分类的房屋数据空间化模型。将其结果应用到芦山7.0级地震震例中,得到以下结论:灾区毁坏与严重破坏房屋数量591 077间,误差为4.1%;房屋直接经济损失估算259.6~300亿元,误差为4.5%~10.2%;死亡人数误差为26.0%~71.9%;受伤人数误差12.7%~22.3%。结果表明:提出的房屋空间化方法较好地体现了实际房屋分布情况,为建立大区域的房屋空间数据提供了途径。用该数据评估得到的灾区房屋倒损、人员伤亡、经济损失数据有较高的可信度。在此基础上以房屋倒损结构类型和面积为指标划分救援区域,为救援力量的合理部署提供依据。     

基于激光点云的建筑灾损三维信息获取与分析——以“莫兰蒂”超强台风为例

利用三维激光扫描技术对"莫兰蒂"台风灾后的损毁建筑物内外部结构进行高精度的现场点云数据获取,开展该结构的正视图、侧视图及俯视图等二维信息的提取,以及损毁房屋面积的统计,最后进行三维建模分析并对轻钢围护结构提出改进措施;在此基础上对损毁严重的轻钢围护结构以及损毁的面积进行详细研究,实现了任意角度建筑物的表面损毁状况以及内部结构特征的定量量测,快速、真实地还原该建筑物的损毁情况场景,并对数据进行存档管理,实现了台风灾害信息的永久保留,为科研学者进行灾后的监测分析提供最原始的数据。该研究成果对提高钢结构建筑物的抗风质量、灾损评估以及防风减灾等具有重要借鉴意义。     

山洪灾害雷达遥感灾情评估技术研究与应用

雷达遥感的全天时、全天候和高分辨率等特点为洪涝(山洪)、泥石流等自然灾害的灾情评估提供了可能。但目前遥感洪涝监测和评估多局限在洪水影响区域的提取上,较少开展灾后耕地、居民地损失的评估。在前人研究的基础上,探讨了一种基于雷达后向散射成像原理提取受灾耕地(主要是绝收耕地)和倒损房屋区域的方法,继而实现了灾害信息的准确提取和农作物受灾、因房屋倒损而受灾人口的评估。经与GPS地面调查数据验证,表明该方法简单、可行,具有一定准确性,能用于福建等山区山洪、泥石流等灾害的灾后评估,为政府灾情评估、灾后恢复重建工作提供辅助决策支持。     

基于倾斜摄影三维影像的建筑物震害特征分析

精确的建筑物震害评估对地震应急、救灾和经济损失评估有着重要的作用。倾斜摄影可从多角度获取建筑物侧面和顶部的信息,建模形成的高精度三维影像解决了传统二维影像只能从垂直视角进行分析的局限性。根据欧洲98地震烈度表(EMS-98),建筑物的震害等级分为5类,而二维遥感影像无法获取建筑物外墙以及墙体结构、裂纹等信息,建筑物的震害程度往往分为2/3类,造成遥感影像提取与地面调查不一致。通过研究从三维模型中提取的纹理影像,结合面向对象影像分析提取混凝土结构外墙及其裂纹,并对提出的外墙、裂纹进行了分析。     

基于GIS的城镇建筑物易损性分析与应用研究

利用城镇地籍数据信息,基于GIS软件进行建筑物易损性和居民安全风险分析与应用研究。通过对某县城中最具代表性的一个街坊建筑物的易损性分析和居民安全风险分析实例应用研究,重点讨论并实现了利用现有数字化地籍图、城镇地籍数据库及土地调查记录等信息;并结合建筑物震害损失评估模型和人员伤亡预测方法,完成不同结构类型的建筑物在不同地震烈度条件下的破坏造成的经济损失评估和人员伤亡程度的预测,对城市防灾减灾进行辅助决策支持与评估。     

基于多层感知机的仪器地震烈度评估方法研究∗

仪器地震烈度是指由仪器的观测记录计算而来的地震动强度，能直观反映地震的影响程度。建立高效准确的仪器地震烈度评估模型，在防震减灾和烈度速报中有着重要意义。以汶川地震的地震动记录以及与其对应的宏观调查烈度作为数据源，通过灰色关联分析确定了 17 种地震动参数与宏观调查烈度的关联程度。以与宏观烈度关联系数较高的谱烈度、累计绝对速度、均方根加速度等参数为模型的输入层，宏观烈度为输出层，网络迭代次数为 1 000，损失函数选择均方误差，指标函数选择平均绝对误差，优化算法选择适应性矩估计，建立了基于多层感知机的仪器地震烈度预测模型。最后利用芦山地震为例验证该模型的准确性，并与其他方法进行比较。结果表明， 该方法误差率较低，模型预测结果良好。     

2015年尼泊尔M_s8.1地震震害分布与地质构造关系研究

2015年4月25日尼泊尔廓尔喀县发生了M_s8.1地震,震源机制解表明为低角度逆冲型地震,造成了大量建筑物倒塌与滑坡等次生灾害发生。现场震害调查结果显示震区建筑物主要分为自建框架结构、砖混结构、砖木结构和片石结构等4种类型。地震烈度圈形状呈芒果形,长轴走向NWW向,出现两个宏观震中,最高烈度达Ⅸ度。基于高分影像解译出的589组地震滑坡点密集成带,与地形地貌、地震烈度以及余震特征较为一致,主要分布在高喜马拉雅与低喜马拉雅交界区域,基本沿主中央逆冲断裂(MCT)展布,地势落差大。地震滑坡统计结果显示震区坡度30-50°、坡向150-180°范围内山区是滑坡灾害最敏感的区域。     

区域房屋震灾脆弱性模拟评估系统

以中国县级尺度房屋结构数据库为基础,基于B/S(Browser/Server)架构,利用地震烈度图、地震烈度与房屋受损关系研究成果,构建了区域房屋震灾脆弱性模拟评估系统,实现了对各区域在不同等级地震发生时的房屋受损、受灾人口等情况进行模拟评估,分行政区和地震烈度区对灾害损失进行各种统计与GIS可视化表达,以及根据损失情况对灾害影响区进行脆弱性等级划分等功能。基于B/S架构的系统便于系统的应用普及,将进一步促进研究成果向应用的转化。本系统的构建将为从全国尺度和区域尺度把握房屋震灾脆弱性,以及制定各地区的防灾、减灾规划和灾后应急对策提供有效支撑,并为实现灾害防治的信息化管理提供参考。     

改进的VIM模型在建筑物区域地震脆弱性评估中的应用——以玉树地区为例

快速和准确地评估建筑区域地震脆弱性,对把握区域尺度的地震风险和城市及周边地区的防震减灾工作具有重要意义。该文利用改进的脆弱性指数模型(VIM),在区域尺度上选取建筑物的修建时期、结构类型、建筑面积、楼层高度和建筑层数等7种属性作为修正指标,对玉树藏族自治州建筑物区域地震脆弱性曲线进行修正。并以2010年4月14日的玉树7.1级地震为情景,对玉树地区建筑物区域地震脆弱性进行评估,并分析其分布规律和影响因素。研究表明,改进的VIM模型可以显著提高玉树地区建筑物区域地震脆弱性的评估结果(13%)。玉树地区建筑物区域地震脆弱性在空间上呈现出以震中结古镇为中心向四周辐射递减,和以甘孜—玉树断裂带为“脊线”向两侧递减的分布规律。     

基于多时相双极化Sentinel-1A数据的震害建筑物提取

地震发生后快速准确地获取灾区建筑物震害信息,是减少人员伤亡的有效途径。合成孔径雷达(SAR)遥感凭借全天时、全天候工作能力,在灾害评估方面发挥了重大作用。充分挖掘SAR数据的特征用于提取建筑物震害信息,是SAR成功应用于震后应急救援的关键。本文利用多时相双极化Sentinel-1A SAR数据,基于SAR的强度和相干性特征,进行震害建筑变化检测。对VV和VH极化SAR数据作为建筑物震害判别分析的变量,与建筑物震害建立判别关系,得到建筑物震害判别函数。利用此判别函数提取意大利阿马特里切镇的建筑物震害信息,并用光学解译结果验证本文方法的可靠性。结果表明,多时相双极化Sentinel-1A数据建立的震害建筑物判别分析方法能准确地评估建筑物震害信息,精度达到81%,能满足震害建筑物评估的需求。     

震后灾害损失快速评估

本文论述了震后灾害损失快速评估的三种方法,分别适用于城市、整个受灾区及农村。文中还提供了一系列平均统计数据,如建筑物震害率,平均损失率等,为当地无详细资料时参考使用。并以地震烈度和人口密度为参数,给出快速评估人员伤亡的经验公式。最后还讨论了地震间接损失的估算方法。     

爆破模拟等价地震的方法

本文在研究了建筑物爆破地震和天然地震作用下动力反应特征的基础上,提出按建筑物在爆破地震作用下的动力反应等效于预测地震烈度的动力反应,设计等价于预测地震烈度的不同频谱、幅值和持续时间的爆破地震的地面运动,探索建筑物、场地土和地形等在地震作用下的动力反应。     

基于深度学习的建筑破坏状态智能评估研究

地震发生后需要对震害区域建筑物破坏等级进行快速评估,以便于震后辅助决策和应急救援。通过分析建筑物外立面震害照片数据,挖掘不同建筑破坏等级与其立面图像特征潜在的映射关系,建立基于震害图像数据的建筑破坏状态智能评估深度学习方法,并应用于都江堰的地震调查数据。首先,训练获得了DeeplabV3+图像语义分割深度神经网络模型,实现在震后复杂背景下的建筑物外观整体的分割提取。进一步,利用迁移学习进行ResNeXt网络参数训练用于图像分类,实现建筑物地震破坏等级的评估。分析了都江堰地震现场调查数据,实验结果表明,所提方法能够较精细地将建筑破坏划分为基本完好、损坏和倒塌三类,准确率达到90.33%。评估模型可直接应用于震后建筑状态的较精细评估,且对外立面图像拍摄角度无较高要求,对图像背景鲁棒,可避免环境因素影响。相较于人工判断,研究方法提高了工作效率,缓解了调查者主观性判断带来的离散性影响,具有良好的应用潜力。     

框架结构房屋地震灾害风险评估

如何预测地震作用下建筑物的损伤风险,一直是地震工程和生命线工程领域的一个关键而不易解决的问题.利用大型有限元分析软件对上海浦东某医院框架结构进行了多地震非线性动力时程分析;针对延性破坏指标和强度破坏指标,计算了不同地震烈度下建筑物震害的严重程度,及5种破坏状态的发生概率,给出了震害率曲线.通过曲线,预测了类似建筑的震害,为城市抗震防灾政策的制定提供了依据.     

汶川大地震中德阳市水库土坝的震害特征

汶川特大地震给四川省德阳市水库土坝造成了不同程度的震损。依据德阳市境内66座高危以上险情水库土坝震害考察资料和现场震害调查结果,对震损水库土坝进行了分类统计,研究其震害特征及震损原因,结果表明:小型水库均质土坝在此次地震中震损数量最多、险情严重,且震害类型丰富;典型震害包括裂缝、滑坡、沉陷、渗漏以及泄水建筑物与其它附属设施损坏。以德阳市3座典型震损水库土坝为例,分析了水库土坝的基本情况、震前运行状况及震损情况,进而提出了有效的震后抢险措施。     

遥感震害快速评估技术在汶川地震中的应用

2008年5月12日四川汶川8.0级大地震发生后,在地面交通严重受阻、通信中断的情况下,遥感技术成为了地震灾情获取、地震应急和震后快速评估的重要手段。提出了利用高分辨率遥感影像进行地震应急和震后快速评估的技术流程,该流程涉及到遥感影像的数据管理、快速校正、图像增强、震害信息提取、地震灾情快速评估和评估结果网络发布等关键技术。利用遥感震害识别和快速评估技术准确提取了汶川地震的震害信息,绘制的基于遥感数据的汶川地震烈度分布图与中国地震局公布的基于地面调查结果的地震烈度分布图非常接近,首次实现了在震害遥感影像获取后的2~6h内,提供准确的宏观灾情分布情况以及初步的地震损失评估结果,在汶川地震的灾情获取、地震应急和震后快速评估中发挥了重要的作用。     

基于情景分析的地震人员死亡快速评估

震后人员死亡快速评估对地震应急响应启动十分重要。基于震级、烈度和发震时间三个影响地震人员死亡的主要因素,构建三级地震应急基础情景;考虑地震人员死亡评估过程的不确定性,以我国1970-2015年183次破坏性地震为样本,运用信息扩散理论估算各地震应急基础情景下人员死亡率期望值及死亡率区间概率值,基于地震烈度分布图与人口密度数据评估受灾人口,进而建立基于情景分析的地震人员死亡快速评估模型;在此基础之上,利用该模型对近几年发生的地震进行死亡人数及区间评估,验证模型的精度,并选取两个较为典型的模型进行精度对比,结果表明基于情景分析的地震人员死亡快速评估模型精度更高,且死亡人数区间评估形式使模型适用性更强,能够为震后应急响应启动提供理论依据。     

地震损失经济学评估模型灾损参数的统计研究

地震应急管理有助于震后救灾工作的顺利进行。传统的灾损评估需要有关人员进入现场根据地震破坏情况进行评估,这会影响评估的时效性。通过对地震灾损参数进行统计学研究,利用现有的研究成果,以统计指数、数据包络分析为理论基础,将现有的基于不同房屋结构类型、不同破坏等级的震害矩阵进行降维,确定了灾损参数,并以青海玉树地震为例,运用灾损参数实现了灾损的快速评估。     

汶川大地震重灾区道路震害航空遥感评估

应用机载ADS40可见光航空遥感数据,对汶川地震重灾区道路交通的受损情况进行了实时评估。通过对道路交通损坏情况的统计分析,得出影像覆盖范围内的交通受损总体情况为:国道受损7.7%、省道受损10.2%,县级和乡级道路也受到不同程度的损坏;将受损情况按县统计,则汶川道路受损最为严重——受损率达22%;同时得出了各级道路受损程度及其与地质、地形和地震烈度的关系,即道路受损情况与地震烈度密切正相关,严重受损道路集中分布于地震烈度为9,10和11度的区域,烈度越大道路损坏越严重;道路损坏程度同时也受地形和地层岩性条件的影响。