基于互联网的震后紧急救灾路径实时更新方法研究

传统震后紧急救灾路径更新方法信息实时更新能力弱,寻优能力不强,因此该文提出一种基于互联网的震后紧急救灾路径实时更新方法。采用互联网技术设计由模型、视图、模板构成的紧急救灾信息采集系统,系统通过数据层、业务层和表现层采集与实时更新紧急救灾信息。采用改进蚁群算法,将不断更新的紧急救灾信息作为信息素,通过终止条件变更、待访问点的选择概率分布、出现封闭点时的路径选择以及改进算法寻优性四个过程,实现震后人员救援以及物资输送的紧急救灾路径实时更新与路径寻优。     

基于Q-OTSU算法高分三号水体快速提取方法研究——以河南鹤壁洪涝灾害监测为例

最大类间方差法（OTSU）算法是一种确定图像二值化分割阈值算法,其用于合成孔径雷达（SAR）影像中进行地物目标快速提取有突出的优势。本文提出一种优化的OTSU算法（Quick-OTSU,Q-OTSU）,可以快速提取SAR影像中的水体信息,满足洪涝灾害快速应急需求。2021年7月,河南省遭受持续性强降雨,引发特大洪涝灾害,本文采用多景国产高分三号卫星（GF-3）不同时相SAR数据,采用Q-OTSU阈值分割法快速提取河南省鹤壁市受灾区域水体信息,同时利用同期哨兵二号（Sentinel-2B）影像进行精度验证,分析受灾区域灾害情况。在获取影像24 h内就完成了水体信息提取,精度达到96.7%。研究结果表明：本文提出的Q-OTSU算法应用于国产高分三号数据水体提取中,精度高,可高效快速进行洪水灾情评估,能够为政府和相关部门及时、精确地掌握洪灾信息,科学防灾救灾提供了决策依据。     

基于遥感数据的区域洪涝风险评估改进模型

灾害风险评估是最简单有效的防灾减灾措施之一。以松花江流域为研究区域,提出了一种基于遥感实时监测数据和历史洪涝灾害数据的洪涝风险评估改进模型。选取中国气象科学数据共享服务网的降雨数据、NASA的SRTM90mDEM地形数据、河网数据以及对2007年全国统计年鉴进行空间化所得的人口和GDP数据作为因子,应用层次分析法计算了各因子的权重,基于洪涝灾害形成机制计算了初始的松花江洪涝风险指数。在此基础上,获取历史洪涝灾情频次数据和HJ-1实时遥感影像提取的水体淹没范围数据,利用地图代数法来对初始的风险指数进行改进。考虑历史洪涝风险的规律性和风险评测时的具体水体范围信息,使得所得结果能够反映松花江流域洪涝灾害的综合风险,具有一定的现势性,为防灾减灾提供了依据。     

基于复杂网络的郑州市特大暴雨洪涝灾害链研究

以郑州“7·20”特大洪涝灾害链作为案例,采用危险与可操作性分析(HAZOP)法,对城市洪涝灾害的节点和传播路径进行建模,并结合复杂网络理论,选用度、边介数、平均路径长度、连通度等指标定量分析城市洪涝灾害链的脆弱性、关键节点和关键传播路径。在此基础上,提出断链减灾策略,并对其减灾效果进行科学评估。结果表明郑州“7·20”特大洪涝灾害链中节点度数、点介数和特征向量中心度都将关键事件指向交通中断、抗洪物资供应不足、应急指挥不力、地铁进水、生产线爆炸等,而“抗洪物资供应不足-暴雨洪涝”“交通中断-抗洪物资供应不足”“应急指挥不力-暴雨洪涝”这三条边对整个灾害链网络的结构起到关键作用。应急供电、应急通信、应急交通和停工停产可以有效断链减灾,并且以应急供电的断链减灾效果最显著。相关结果可以为有效应对城市洪涝灾害链提供知识图谱,辨识关键节点和传播路径,并建立断链减灾策略。     

基于纹理特征的高分辨率遥感影像灾害监测应用

变化检测方法作为遥感信息获取的主要技术手段之一,在灾害监测中已得到了一定应用。然而基于遥感图像灰度信息的变化检测方法,其阈值选取受到传感器和环境因素引起的"伪变化"信息影响。由于纹理特征具有移不变特性,可以利用地物空间结构信息开展变化检测,从而避免图像灰度"伪变化"信息的影响。该文在现有变化检测技术流程之上,通过纹理特征参数的分析,结合基于贝叶斯的图像阈值分割技术,建立了基于纹理特征的高分辨率遥感影像变化检测方法,并应用在汶川地震前后的福卫-2影像,与基于光谱影像的变化检测方法进行了分析对比。     

大别山区山洪灾害预警模型的建立与应用

根据近年来大别山地区高密度雨量站资料,利用GIS技术形成的更为精细的栅格点坡度和高度数据,得出雨量与山区坡度和高度的具体关系,并由此推算出两个子流域发生山洪灾害的雨量阈值;实时通过数据服务器获取前期逐时雨量资料,形成24 h和6 h雨量,根据雨量关系式求算面雨量,与山洪灾害雨量阈值进行比较,给出是否发生山洪灾害的预警信息;及时发布预警信息,将山洪灾害的预警信息在淮河流域气象中心进行实际应用。     

基于气象预测数据的中国洪涝灾害危险性评估与预警研究

基于自然灾害风险理论,借助GIS强大的空间分析功能,采用归一化和层次分析法,对中国全国范围尺度进行了洪涝灾害危险性评估。通过对洪涝灾害危险性因子分析,分别提取当天降雨量、前3 d降雨量、地形高程、地形标准差、河湖网络等因素作为评估因子,提出了各因子危险性指数计算方法,以及全国洪涝灾害危险性指数计算模型公式。根据统计分析危险指数的最小值、最大值,结合历史灾情,利用阈值分割法确定了风险等级分割值分别为0.3、0.45及0.6,将洪涝灾害等级划分为高风险、中风险、低风险与无风险四个等级,从而建立了类似于天气预报模式的全国洪涝灾害危险性评估模型,并以2010年8月22日为例进行了洪涝灾害危险等级评估的实际应用。最后,基于洪涝灾害的危险性评估的结果,结合危险区内人口分布、交通设施等基础数据,生成相应的预警产品。对可能发生的洪涝灾害发出预警与预测,为危险区人们乃至相关政府管理部门采取有效的防灾、减灾措施提供参考依据。     

1998年吉林省西部洪水过程遥感动态监测与灾情评估

用NOAA卫星资料对1998年吉林省西部地区洪涝灾害进行了动态监测。并以农田损失为主对灾害情进行了评估。采用AVHRR通道1与通道2的比值图像突出水体信息,在直方图上人机交互划定水陆边界,用统计数学方法确定了混合像元中水体与非水体的阈值,利用灾区与当年的作物种植数作出农田受灾面积评估,用受灾前后的植被指数图,进行农田受灾程度划分,对象元面积的精确计算可以提高受灾面积的计算精度,区域像元数的统计分析可以减少区域内灾害面积比例分析的误差。     

面向多受灾点多出口应急疏散的动态控制流算法研究

针对突发灾害事件发生时大型人群聚集场所的受灾特点,以所有人员全部疏散完毕的时间最小为目标,研究了受灾点有优先顺序和疏散路线及节点有容量限制下的多受灾点多出口应急疏散问题。基于疏散路段流量尽可能充分利用的思想,提出了一种动态控制流算法,该算法将应急疏散问题划分成两个阶段。第一阶段引入饱和流量和实际流量的概念,计算出每个受灾点的最优短路集合及实际流量;第二阶段对各受灾点同时进行动态疏散,在疏散过程中记录每条路段的实时流量,按照受灾点的优先顺序实时地处理流量冲突,使得冲突路段的流量都能够被充分利用,从而得出满意的疏散方案。最后,采用数值算例验证了动态控制流算法的有效性和可行性。     

基于BP神经网络的受灾点的需求紧迫性分级方法

大规模突发事件发生后,往往会涉及到多个受灾区域,使得应急救援的受灾点数目众多。当应急资源有限,运输能力受约束时,为提高应急救援效率,应急物资的调运和配送需要根据受灾点的需求优先级进行。因此,对受灾点进行需求紧迫性的分级排序就非常关键。该文提出了基于BP神经网络的分级方法,构建了影响受灾点的需求紧迫性的评价指标体系,建立了基于BP神经网络的需求紧迫性分级模型。最后,实例验证表明BP神经网络对检验样本的结果输出和期望输出是一致的;并与TOPSIS法、灰色关联分析法和熵权法3种方法的评价结果进行比较,进一步证明了该分级评价方法的科学性和有效性。     

基于WebGIS的防灾信息网络发布系统

随着防灾研究的进展,提出了防灾信息发布的迫切要求。通过分析WebGIS技术功能,提出了用ASP结合ActiveX控件技术实现防灾信息网络发布的方案。结合唐山市灾害特点,探讨了唐山市防灾信息发布系统的体系结构、实现方法,分析了网络HTTP协议与Session对象的使用,及系统ASP应用程序开发等。开发了客户端应用程序,实现了防灾信息的实时发布与客户端的实时浏览。最后根据应用情况得出了几点结论,分析了系统在应用中尚存在的不足之处,为防灾信息的数据共享和网络发布系统开发提出了几点建议。     

基于GIS的农作物病虫害受灾程度可视化识别方法研究

为了增强农作物病虫害防范治理效果,对受灾情况进行识别预警非常重要。鉴于现实需求,提出基于GIS的农作物病虫害受灾程度可视化识别方法。选择安徽省东南部的某地区,利用GIS和GPS相互结合的形式对农作物病虫害灾情信息和动态信息进行动态定位和采集,并通过数据导入转换、数据浏览和编辑、基于GIS的信息数据可视化与查询、信息数据统计汇总上报、病虫害信息数据时间序列剖析等功能单元对所采集的信息进行管理。根据病虫害信息采集与管理,引入反距离加权法针对已采集区域范围内的各个点外相近区域病虫害状况进行评估预测,最后根据ArcGIS导出生成的专题图文件,利用ArcGIS Server发布同时指定服务地址。移动终端根据指定服务地址构建动态的服务图层,加入至地图容器中将识别结果显示出来,并依据识别结果进行预警,实现精准农业。     

震害预测中建筑物属性信息提取方法研究

在编制城市抗震防灾规划工作中,如何得到规划区大量的建筑物的普查资料一直是一个重要的课题。就此,本文提出了一种基于RS技术通过首先旋转高分辨率遥感图像而后搜寻建筑物阴影区有效分割线段来实现大范围建筑物层数信息提取的新方法,并结合高分辨率遥感影像数据和实际建筑物层数信息对提取结果进行分析。结果表明计算模型正确,普适性较强,算法过程简单,所得结果精度满足城市震害预测基础信息的要求,有较大实用价值。     

应急决策信息系统最优路径研究——基于路阻函数理论及Dijkstra算法

应急决策信息系统最优路径理论与实践研究是灾害应急信息化工程领域的重要分支和重点研究课题,将路阻函数理论与Dijkstra算法引入应急决策信息系统最优路径研究领域是一个持续引入关注并且具有显著价值的研究课题。围绕应急决策信息系统最优路径推理与求解,以Dijkstra算法为总体技术方法,以路阻函数理论为实时路段的路径权值提取技术基础,以应急决策相关主体的实际决策需求为中心,探索应急决策信息系统最优路径求解机制及其应用的理论技术基础及问题对策,提出了基于路阻函数理论与Dijkstra算法的最优路径数学模型,并以实例计算说明模型算法的有效性。在复杂的灾害交通环境下,该研究思路能更加充分有效的结合具体的灾害实时道路状况来提供灾害中受灾群众最优撤退路径。     

基于贝叶斯网络的城市地震次生灾害演化机理分析

为了解城市地震次生灾害的演化路径及扩散机理,进而为城市防震救灾工作提供科学的参考依据,通过对城市地震有关资料和文献的分析,确定出城市地震次生灾害演化系统贝叶斯网络的节点变量及取值范围,并根据节点变量之间的因果关系构建出贝叶斯网络结构图。通过对国内外典型震例中的16个受灾城市相关数据进行统计,分析获得网络结构各个变量的条件概率。结合贝叶斯网络推理知识,利用贝叶斯网络工具箱分析了在相同的地震输入变量、不同的控制输入变量取值条件下,各类城市地震次生灾害的发生概率。算例分析结果表明不同的应急管理水平对城市地震各类次生灾害的发生概率有显著影响。     

云贵高原农业致灾过程雨量阈值估算模型研究

基于广义Gamma分布函数首次构建了区域农业致灾过程雨量阈值估算模型,初步应用于云贵高原农业洪涝灾害特征研究。结果表明,广义Gamma分布能很好地拟合云贵高原站点过程雨量的统计分布特征,尤其对极端过程降水频率的拟合。贵州东南部和云南西部广义Gamma分布尺度参数约45～72,过程雨量的变化较剧烈,贵州中部和云南中部广义Gamma分布尺度参数约15,过程雨量的变化相对较小。云贵高原几乎每站均出现极端降水过程。基于模型估算的区域农业洪涝指标能较好反映农作物受灾率和成灾率的年际变化特征。在贵州模型计算的区域农业洪涝指标与农作物年受灾率和成灾率的相关系数分别为0. 67和0. 65,在云南两者分别为0. 69和0. 63。模型估计结果与实际农业洪涝灾害较吻合。农业轻涝、中涝和重涝对应的过程雨量阈值中值在贵州分别为55mm、110 mm和225 mm,在云南分为60 mm、125 mm和250 mm。本文构建的农业致灾过程雨量阈值估算模型可为区域农业洪涝灾害风险管理提供新的技术手段。     

用于自然灾害现场监测的无线传感网络开发与试验

考虑到救灾机器人在复杂灾害环境中仅凭自身的感知能力会降低任务的执行效率,引入无线传感网络协助执行任务。针对自然灾害现场监测应用,设计了一种低成本、低复杂度、便携式、能快速部署与组网的无线传感网络监测系统。首先描述无线传感器网络总体方案设计,其主要由监测中心、定向路由和若干监测节点组成。然后对监测节点的机械机构设计进行了详细描述,并制作了若干监测节点原型机。基于TCP协议及客户/服务器模型提出了一种请求应答机制,使得监测中心能同时连接并控制若干监测节点,并基于UDP协议实现了监测图像的实时快速传输。使用若干监测节点组建无线传感网络,即能在监测中心实时显示各个节点GPS位置信息及自然灾害区域的监测图像。最后,在国家地震紧急救援训练基地进行了现场实验,实验验证了此无线传感网络监测系统的有效性与可靠性。     

洪涝灾害后医务应急护理远程指挥系统设计

为了提升应急指挥系统的应急响应能力,结合现代化信息技术研究并设计了一种洪涝灾害后医务应急护理远程指挥系统,科学预测以及评估突发性洪涝灾害事件的危险性。运用应急决策处理逻辑和多个信息子系统的联动,全方位监控重点目标灾情,获取可靠的洪涝灾害预警预报信息。根据应急护理状态信息以及应急医务资源配置信息,形成动态的事故处理预案以及医务应急资源调度方案,并组建洪涝灾害后医务应急调度模型,运用遗传算法对模型进行求解,实现洪涝灾害后医务应急资源的调度。     

基于GIS的乡镇级洪涝水淹风险研究

洪涝灾害是最严重的自然灾害之一。乡镇排水系统差,相关数据与技术受限,脆弱性高,亟需技术支持。空间信息技术在洪涝灾害研究中主要采用被动遥感与GIS,但被动遥感数据获取困难,以灾后评估为主。提出了一种基于GIS的乡镇级洪涝水淹风险分析方法,服务于洪涝灾前评估;以湖北省随州市何店镇为研究区,主要应用开源数据资料,根据历史降雨、土壤和地形等特征分析不同重现期的降雨与积水过程,划分水淹风险等级,并提供避险建议。结果表明,研究成果基本符合实地调研情况,能够较准确地反映研究区水淹风险,可为乡镇级洪涝灾害科学决策提供有效的数据与技术支持。     

基于网络的洪涝灾情遥感速报系统研制

介绍了基于网络的洪涝灾害遥感速报系统的研制目标、系统的构成与功能,和系统建成后的 运行模式、技术指标、应用效果,以及对该系统的评价。