面向台风事件与灾害影响评估的时空数据管理模式

准确掌握自然灾害致灾因子强度、影响范围以及持续时间等灾害事件与过程信息,是开展区域灾害预警预测、减灾救援以及灾后重建等工作的基础。目前还没有一种通用的时空数据模型,能够对台风等过程性自然灾害事件进行建模。以"201319"号"天兔"台风灾害事件为例,设计了一种基于元组时间标记法的台风灾害事件与过程的多尺度时空数据管理模式,并运用扩展SQL语言,将台风灾害影响区域等灾害事件的过程性信息按不同空间尺度同步存储,为台风灾害事件的历史回溯、数据共享与可视化以及风险区划等提供可靠、高效的过程数据管理方式。     

基于三维扫描的火灾后建筑空间结构虚拟重建系统

传统系统在进行火灾后损毁建筑空间结构虚拟重建时,未进行虚拟受力模拟,重建效果不佳,并行处理效果差。为此,该文结合三维扫描技术,构建灾后建筑空间的草图,设计出一个性能更佳的系统完成火灾后建筑空间结构虚拟重建。三维激光扫描仪直接连接计算机实现对灾后损毁建筑数据采集,提高数据是准确性;对系统软件功能架构进行设计,通过单片测图功能进行灾后建筑空间草图生成,根据坐标转换对灾后建筑的三维模型重建,实现火灾后建筑空间结构虚拟重建系统的设计。为验证系统性能,设计对比实验。实验结果表明,所设计的系统建筑重建时间短,运行速率块,仅为传统系统处理时间的十四分之一,具有一定的应用价值。     

芦山7.0级地震震后道路损毁风险评估方法研究

芦山7.0级地震发生后,地震及其次生地质灾害严重损毁了灾区的道路交通系统,中断了灾区救援的交通生命线。为了满足震后灾区道路损毁风险评估的需要,有必要建立将次生地质灾害考虑在内的灾后道路损毁评估模型。在震后数据资源有限的情况下,以震前道路基础地理信息、次生地质灾害危险性评价数据为主要数据源,建立道路损毁风险评估模型,模型综合考虑了道路震害因子(如地震烈度、设防烈度)以及次生地质灾害对道路损毁的影响。将该模型应用于雅安地区芦山县、宝兴县、雨城区以及天全县四个区县的道路损毁风险评估中,评估结果与报告第一时间报送民政部国家减灾中心。评估结果与四川省测绘地理信息中心和天地图联合开发的芦山7.0级地震地理信息发布平台发布的地震灾区道路损毁数据进行对比分析,评估结果与实际情况基本一致。可以为震后长期恢复及次生地质灾害防治提供参考。     

基于高分遥感影像的地震受灾建筑物提取与倒损情况快速评估

以鲁甸地震为例,基于灾后无人机航拍影像,利用均值漂移分割算法以及C5.0决策树分类算法,提取了受灾建筑物区域,并对建筑物倒损率与地震烈度进行了估算,经目视解译验证以及与官方发布地震信息比对,倒损率相对误差均小于5%,地震烈度估计则与真实信息完全吻合。同时,利用采样方法计算了真实倒损面积与分类倒损面积的比值系数,提出了对于同一地震、相似地貌、相似建筑物分布的不同区域的建筑物倒损面积评估模型,经验证,其相对误差最小可低达5.31%,从而实现了倒损面积更准确的快速评估。     

台风“黑格比”对城市建筑物破坏调查与成因分析

0814号台风"黑格比"(Hagubit)以15级风力(48m/s)登陆广东省茂名市电白县陈村镇,强风和暴雨给受到台风正面袭击的茂名市和湛江市造成了几十亿的经济损失,对各类建(构)筑物造成了严重破坏。通过对茂名市和湛江市市区以及村镇进行的实地调研,总结出了这次风灾中几类典型损坏严重的建(构)筑物类型,包括老旧砖房、土坯房、木制或竹制简易工棚、轻钢结构工业厂房、其它类型工业建筑、户外广告牌及指示牌、竹脚手架、围墙等。此次风灾造成建筑整体倒塌或局部严重损坏主要是由于结构自身整体性差,没有有效的抗风构造措施,围护构件与主体结构连接不牢固、承载力不足等原因。灾后重建和修复工作应从这次台风中吸取教训,提高新建结构的抗风性能,为今后预防台风灾害、降低损失打下坚实的基础。     

国内农业台风灾害风险评估研究进展

台风是中国沿海地区复杂的灾害系统,尤其是农业生产深受台风灾害的影响。从灾害风险的形成机制出发,对台风灾害的发灾场、致灾力、承灾体,以及农业台风灾害风险评估方法及应用进行了全面综述。总结现有研究发现,国内学者主要是通过移动路径和最大风速来确定台风的发灾场范围,使用大风、暴雨及其共同影响来衡量台风的致灾力,运用遥感技术提取农作物面积表达承灾体的暴露性,并对区域尺度的防灾减灾能力进行了研究。在灾害风险评估上,数理方法与GIS的结合成为了主流,但方法的合理性和有效性仍待提高,风险评估实例仍然集中在大中尺度的研究上。农业台风灾害风险的理论研究、评估工作的精细化及动态化将成为今后的研究重点。     

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。     

SWDC数字航空摄影仪在特大地震灾害中的应用

我国是一个自然灾害频发的国家,汶川大地震产生的巨大破坏将国家减灾救灾的战略需求提到了更高的地位.利用国产SWDC数字航空摄影仪等航空遥感平台,在灾前预警、灾中应急和灾后重建等不同阶段获取及时、准确、有效的灾害数据,是减灾救灾的重要组成内容.阐述了SWDC在灾中应急与灾后详评估中采用的技术方案,并于2008年5月16日、18日、21日三次获取了北川、平武、安县和青川等县市的航空遥感影像,制作了北川县地质灾害分布图、灾区公路损毁分布图等图件.在此基础上,对SWDC的数据快速获取能力和高精度的灾害详评估进行了着重论述.最后,分析了灾害应急航空遥感数据处理的现状,对各种处理手段进行了对比分析,并对航空遥感的未来发展进行了展望.     

特大台风灾后旅游地安全风险多因素评估方法

针对基于ISM的灾后旅游地安全风险评估方法中评估因素较为单一的问题,提出特大台风灾后旅游地安全风险多因素评估方法。在分析特大台风灾后旅游地安全风险因素评估的主要实施流程后,利用层次分析法选取评估因素,构建由5个一级评估因素和18个二级评估因素组成的特大台风灾后旅游地安全风险多因素评估体系。采用层次分析法构建特大台风灾后旅游地安全风险多因素评估体系,并提出重建资金,资源变资本、产业结构调整、以文化特点带动旅游地发展、加强体验感,打造户外亮点以及完善旅游救援的建议。特大台风灾后旅游地安全风险多因素评估方法能够加快旅游地特大台风灾后建设、短时间内稳定地方经济,并降低事故发生概率。     

长三角地区台风灾害链特征分析

利用1951-2008年58年的历史台风资料分析了台风致灾因子,提取了影响长三角地区的187场台风并根据台风路径频率,将影响长三角地区的台风划分为西行、穿越和北上3类优势路径和一类特殊路径。然后,结合自然环境特征和DEM高程数据,将长三角地区台风孕灾环境划分为海岸带、北部平原和南部丘陵3个区域,并分析了每个区域发生的主要台风灾害链类型。针对"云娜"、"芸妮"和"爱娜斯"3个台风案例,分析了台风路径与不同孕灾环境组合形成的不同台风灾害链。结果表明:海岸带易引发台风-大风-巨浪或风暴潮灾害链;丘陵区域易引发台风-暴雨-山洪、泥石流和滑坡灾害链;平原地区易引发台风-暴雨-平原洪水和内涝灾害链。西行类台风影响海岸带和南部丘陵地区,易形成海岸带和南部丘陵区的台风灾害链;穿越类台风影响整个长三角地区,3种类型的台风灾害链都易发生;北上类台风一般只影响海岸带,易形成海岸带的台风灾害链。     

地震中造成建筑物毁损的耦合效应

通过对北川地震灾区损毁建筑物的实地调查,指出震区建筑物毁损是由地质背景条件、建设场区地基土特性及建筑施工技术等多种因素的耦合效应造成的.地震诱发滑坡、崩塌、砂七液化等次生地质灾害造成建筑物场区失稳、失效,是震区建筑物毁损的重要原因.震区房屋毁损的特点是砖混结构和复杂建筑破坏严重,框架结构房屋和建筑幕墙等其他建筑破坏各有特点.在综合分析使建筑物毁损的耦合效应的基础上,提出了提高震区设防烈度、科学选址及吸收国内外先进抗震经验的思路,为灾后重建工作积累科学资料.     

基于多源遥感影像的台风灾情动态评估——研究进展

沿海地区作为人口聚集、国民经济和社会发展重要的区域和战略中心,台风带来的损失往往是惨重和致命的。尤其是近年来,随着台风突发强度、频度和广度的不断增长,灾后救援工作显得格外重要,亟待开展灾情信息快速获取与动态评估研究。该领域目前主要探讨的问题为：台风灾情信息的遥感数据来源;基于遥感影像的灾情评估方法;台风灾情表征指标与评估模型;台风灾害风险综合管理等。在全球变暖和快速城市化的背景下,目前应集中开展的研究为：以我国沿海地区典型台风为剖析对象,构建台风多尺度灾情表征指标体系和基于多源遥感影像的台风灾情动态评估模型;集成开发遥感-地理信息系统（RS-GIS）灾情动态评估工具集;探讨台风灾情信息共享与分布式管理机制。这不但能实现受灾地区灾情快速评估与制图,而且能为我国沿海地区台风综合灾害风险管理以及可持续发展战略实施提供科学依据。     

基于BP神经网络和VSM的台风灾害经济损失评估

统计了对广东省造成直接经济损失的台风数据,包括致灾因子、孕灾环境和承灾体等评估因子,对数据进行无量纲化、归一化处理,作为验证模型的数据集。建立BP神经网络和空间向量模型(VSM)相结合的综合评估模型,利用BP神经网络进行初步预测,基于VSM对预测结果进行修正,从而构建台风灾害经济损失评估模型。将收集的历史台风经济损失数据分为训练和测试集,对模型进行训练和检验。经验证,采用BP神经网络和VSM相结合的台风灾害经济损失评估模型能够有效降低训练数据不足对评估结果的影响,平均误差率由30%降低到14%。     

浙江省台风灾情时空分布特征及影响因素研究

台风灾害给浙江省造成了严重的生命和财产损失。本文以浙江省的县域为研究单元,通过对2009-2020年台风灾害灾情数据的分析,结合降水数据、风场数据、地形数据、河网数据和统计年鉴等资料,研究了台风灾情时空分布特征。在此基础上,运用地理探测器方法分析了台风灾情的影响因素。结果表明,2009-2020年共有27个台风登陆或影响浙江省,其中12个超强台风造成的损失最严重,而灾害损失严重地区主要分布在浙江省东南部沿海地区。台风灾害致灾因子、孕灾环境因子和人类活动因子中,台风最大风速、三日内最大降水量和距台风中心距离对受灾人口、死亡人口、受灾农作物和直接经济损失的贡献最大。本研究可为台风灾害风险的影响因素定量化分析提供方法参考。     

基于WSR和霍尔三维结构的气象防灾减灾监控管理研究

从系统科学出发,应用软硬相结合的系统工程方法研究气象防灾减灾监控管理领域。鉴于气象防灾减灾系统兼有自然属性、社会属性和人文属性的特点,构建宏观层面基于WSR方法、微观层面基于霍尔三维结构模型的气象防灾减灾监控管理研究框架。研究气象防灾减灾监控管理领域的物理-事理-人理内涵,分析由理解领导意图、制定目标、调研分析和实现方案4个步骤组成的工作流程。研究气象防灾减灾监控管理三维结构模型,时间维包括灾前、灾中和灾后;逻辑维分析灾害发生不同阶段,决策层关注的问题,实施监控管理的评价指标及方法,以及科学有效的实施方案等;知识维涵盖气象防灾减灾的法制、标准、规范,以及为实现监控管理所需的大数据、人工智能和计算机技术的支持等。通过实际案例证明该研究为气象防灾减灾监控管理领域提供一个标准、完整的系统工程方法论体系。     

基于机器学习方法的浙江省台风灾害风险评估和动态风险预报

利用机器学习方法建立以区县为基本研究单元的浙江省台风灾害风险评估模型,并进一步结合气象预报与实测数据形成覆盖全省、时空连续的台风过程动态风险预报,为科学应急减灾提供决策支持。首先,本研究以浙江省各区县为研究对象,考虑危险性、孕灾环境、暴露性和脆弱性等风险要素选择台风灾害风险评估模型的预测变量;其次,基于10个重大历史灾害的灾损数据(直接经济损失)划分风险等级作为输出变量;最后,采用机器学习模型XGBoost建立台风灾害风险评估模型。同时,以利奇马为例,进一步探索该模型的实战应用潜力,即以气象预报和实测数据为模型驱动,实现浙江省全域各区县台风灾害风险的实时更新预报。     

基于实测加速度的高层建筑风荷载反演

在台风"杜鹃"登陆期间,对温州市某高层建筑进行了现场实测,得到了建筑物的风场和加速度响应等数据。进而对实测结构进行了模态参数识别,得到了其固有频率、振型和阻尼比。对结构加速度响应信号进行了去噪处理,经过信号处理后的响应数据满足高斯分布,进而通过积分得到高层建筑的速度和位移响应。同时,运用等效原理建立了该高层建筑结构的5质点简化弯剪模型,使简化结构的动力特性和原结构相似。再应用简化模型反演出结构受到的脉动风荷载时程。将反演得到的脉动风荷载时程叠加上平均风荷载得到各测点风荷载时程,再作用到简化模型上运用Newmark-β法进行风致响应分析,计算得到的加速度响应与实测加速度响应较为吻合。     

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。     

基于粒子群优化神经网络的台风灾情定量评估

准确的台风灾情评估,是做好防灾减灾工作、降低灾情的基础。通过分析台风灾情与致灾因子、孕灾环境和承灾体的相关关系,将时间和GDP引入到评估因子中。针对评估因子和台风灾情之间具有高度不确定的非线性关系,应用神经网络理论进行台风灾情评估,并将基于全局随机优化思想的粒子群优化(PSO)算法对BP神经网络的初始权值进行优化,以改进BP神经网络方法存在的对初始权值敏感、易陷入局部极小点的缺点,从而建立了PSO-BP网络台风灾情定量评估模型。将该模型应用到2007年台风灾情评估中,评估值与实际值基本符合,表明该模型能应用于台风灾情的定量评估。     

基于大数据的自然灾害事件网络舆情信息监测平台

对重大灾害自然事件舆论信息进行有效管理,能够避免虚假信息传播引起群众情绪波动问题,保障社会和谐发展。为此提出并设计了基于大数据分析法的重大自然灾害事件网络舆情信息智能监测平台,首先利用大数据分析方法对灾害舆情信息传播发展路径进行分析,获取灾害舆情传播特征,以地震灾害与台风灾害为例,设计舆情波动影响分析模块,得到舆情波动影响因素,并以Hadoop架构为基础,设计重大灾情事件网络舆论信息引导Haboop架构,实现对重大自然灾害事件网络舆情信息智能监测。为检验该方法的有效性,对比现有灾害事件网络舆情监管情况进行了验证。实验结果表明,改进设计平台可有效对自然灾害网络舆情信息进行监测,其有效性可达到85%,效果远胜于传统监测平台,可满足真实准确的信息传输要求以及为灾后紧急救援提供基础依据。