黑龍江省地震快速評估系統(tǒng)初步設(shè)計與實現(xiàn)

■王麗梅 張立忱 歐陽兆國

（黑龍江省地震局黑龍江哈爾濱150090）

黑龍江省地震快速評估系統(tǒng)初步設(shè)計與實現(xiàn)

■王麗梅 張立忱 歐陽兆國

（黑龍江省地震局黑龍江哈爾濱150090）

運用自身的地理信息系統(tǒng)本底資料與黑龍江省當?shù)氐牡乩硇畔ⅰ⒔?jīng)濟信息、人口信息等相結(jié)合，綜合評估，實現(xiàn)震害的快速評估，以提高救災(zāi)效率。

快速評估系統(tǒng)設(shè)計黑龍江

1　技術(shù)思路

強烈的地震不僅可以直接造成建筑物、工程設(shè)施的破壞和人員的傷亡，而且往往引發(fā)一系列次生災(zāi)害和衍生災(zāi)害，造成更大的破壞。地震災(zāi)害損失可分為人員傷亡和經(jīng)濟損失兩大類，人員傷亡以個體數(shù)量計算，經(jīng)濟損失折算幣值計算［1］。烈度統(tǒng)計地震災(zāi)害評估方法，立足于由地震的破壞烈度得到的重點目標損失率與地震烈度的統(tǒng)計關(guān)系。這是一種采用一個容易獲得的并且在一定時間間隔內(nèi)可以更新的參數(shù)來評估重點目標的地震損失。不同地震破壞等級對應(yīng)的震害指數(shù)范圍。將震害指數(shù)作為因變量，將影響震害因素的參數(shù)稱為震害因子，作為自變量，主要考慮的震害因子有：重點目標的基本參數(shù)、場地條件地震烈度。地震災(zāi)害快速評估系統(tǒng)的技術(shù)流程是:在地理信息系統(tǒng)本底資料的基礎(chǔ)上收集現(xiàn)有不同結(jié)構(gòu)類型房屋建筑、人口、經(jīng)濟方面的資料建立數(shù)據(jù)庫；用地震發(fā)生后，在地震三要素初步判定的情況下，根據(jù)地震烈度衰減關(guān)系給出地震烈度分布；計算大于VI度區(qū)的面積；根據(jù)地震烈度分布曲線來判定所處的幾種地震烈度區(qū)，把人口和建筑物分配于各烈度區(qū)，分別對該地震造成的人員傷亡、經(jīng)濟損失進行評估，各烈度區(qū)值累加即為總評估結(jié)果。

2　震害損失快速評估模型

根據(jù)評估的震要，震害損失快速評估的模型主要包括烈度衰減模型和經(jīng)濟、人口損失評估模型。

2.1烈度衰減模型

以上公式中，衰減關(guān)系給出的烈度值是烈度分區(qū)的外包線，Ia、Ib分別是長軸和短軸方向的烈度，M為震級，R為震中距，單位公里，σ是標準差。

2.2損失評估模型

（1）經(jīng)濟損失模型。地震災(zāi)害經(jīng)濟損失包括直接經(jīng)濟損失、間接經(jīng)濟損失、地震救災(zāi)直接投入費用及異常點的各種經(jīng)濟損失。由于后三者的不確定性及計算的復(fù)雜性，本文主要考慮直接經(jīng)濟損失，即建筑物破壞損失。其影響因素主要有地震烈度、建筑物類型及抗震設(shè)防水準。

公式1中，L為建筑物總損失；i為地震烈度；DR（i）為i烈度作用下建筑物的經(jīng)濟損失率；Bj為烈度i區(qū)域內(nèi)的j類建筑的面積；bj 為j類建筑的單位。

（2）人員傷亡模型。人員傷亡統(tǒng)計主要包括死亡人數(shù)，受傷人數(shù)和失去住所人數(shù)。我國地震傷亡主要是建筑物倒塌和毀壞造成的，主要因素有：地震烈度、人口密度、建筑物類型和抗震性以及地震發(fā)生的時間。

（3）人員死亡模型。地震人員死亡快速評估模型采用建筑物毀壞率與人員死亡率之間的統(tǒng)計關(guān)系，考慮到地震發(fā)生在不同的時間對人員傷亡造成的影響不同，增加時間修正系數(shù):人口死亡總數(shù)D為各個烈度圈的死亡人口數(shù)之和，它與地震烈度i、人口死亡率FRi （t）以及各烈度圈的人口數(shù)Pi有關(guān)，其計算公式如2所示：

人口死亡率FRi（t）與地震發(fā)生時的人口比率C（t）、建筑物毀壞系數(shù)FRi有關(guān)，其計算公式如3所示：

3　數(shù)據(jù)準備

（1）基礎(chǔ)圖庫類。包括全省地級市區(qū)劃面積數(shù)據(jù)和城市所在位置點數(shù)據(jù)等。其中，行政區(qū)劃數(shù)據(jù)的屬性包括行政區(qū)名稱，城市數(shù)據(jù)屬性包括城市代碼、城市名稱。該系統(tǒng)評估的主要內(nèi)容是經(jīng)濟損失和人員傷亡，其中經(jīng)濟損失主要考慮建筑物損失，故基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是各地及市內(nèi)的建筑物、人口統(tǒng)計數(shù)據(jù)。（2）地震資料類。主要包括歷史地震數(shù)據(jù)、地質(zhì)背景、活動構(gòu)造等，歷史地震數(shù)據(jù)的屬性主要包括地震序列號，地震宏觀震中，地震經(jīng)濟損失，地震人員傷亡等。

4　系統(tǒng)模塊設(shè)計

4.1運行環(huán)境

（1）CPU雙核處理器，獨立顯卡、內(nèi)存4G以上計算機一臺；（2）windowsXP操作系統(tǒng)和ARCGIS組件ArcEngine應(yīng)用軟件等。

4.2功能模塊設(shè)計

該系統(tǒng)的功能模塊主要分為參數(shù)輸入模塊、評估模塊、數(shù)據(jù)庫連接訪問模塊、地圖顯示模塊及成果輸出這五個部分。（1）參數(shù)輸入模塊。該模塊主要包括：發(fā)震時間、地點、震級及地震構(gòu)造相關(guān)的烈度圈主軸方向。（2）評估模塊。根據(jù)人員傷亡模型和經(jīng)濟損失模型計算地震造成的損失，同時生成受災(zāi)地區(qū)損失的空間數(shù)據(jù)，并將烈度圈、受災(zāi)地區(qū)等空間數(shù)據(jù)及地震人員傷亡數(shù)，經(jīng)濟損失等統(tǒng)計數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫中。其中烈度圈數(shù)據(jù)可以根據(jù)參數(shù)方式或修正方式計算得到。（3）數(shù)據(jù)連接訪問模塊。該模塊完成的功能是GIS數(shù)據(jù)庫的訪問與連接。在數(shù)據(jù)庫中存放了地震模型參數(shù)，地震評估基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)和地震評估結(jié)果及對應(yīng)的空間數(shù)據(jù)。模塊中實現(xiàn)普通數(shù)據(jù)的訪問主要通Orcale客戶端訪問數(shù)據(jù)庫來實現(xiàn)。（4）地圖的顯示模塊。該模塊實現(xiàn)地圖的放大、縮小和漫游等基本操作。（5）成果輸出模塊。災(zāi)害評估結(jié)束后，從數(shù)據(jù)庫中查詢地震災(zāi)害空間數(shù)及地震損失評估數(shù)據(jù)和災(zāi)情簡報等。

5　系統(tǒng)模塊實現(xiàn)

以2005年5月12日大慶林甸5.1級地震為例，在系統(tǒng)評估界面輸入地震參數(shù)；經(jīng)緯度、震級、地震時間、主軸方向，點擊啟動評估按鈕。當完成震害損失的評估井將評估結(jié)果返回給客戶端時，客戶端顯示評估結(jié)果，系統(tǒng)自動縮放定位至地震受災(zāi)區(qū)域，以紅色標簽顯示地震震中，以不同的透明度來顯示烈度圈，并在圈內(nèi)顯示極震區(qū)烈度，窗口顯示的為死亡人數(shù)。

6　結(jié)論

地震災(zāi)害的風(fēng)險評估研究一直是國內(nèi)外災(zāi)害領(lǐng)域研究的熱點。本文在運用自身的地理信息系統(tǒng)本底資料與黑龍江當?shù)氐牡乩硇畔ⅰ⒔?jīng)濟信息、人口信息等相結(jié)合，綜合評估，實現(xiàn)震害的快速評估，以提高救災(zāi)效率。

7　存在的問題

災(zāi)害評估既是地震災(zāi)害研究的基礎(chǔ)，也是地質(zhì)災(zāi)害研究直接為社會服務(wù)的途徑和成果。本次研究建立的地震災(zāi)害快速評估的框架是初步的，遠沒有形成系統(tǒng)完善的科學(xué)體系，尤其在面向建筑破壞、生命線工程的地震災(zāi)害風(fēng)險評估指標體系的建立、評估模型的表達等方面需要不斷的探索和實踐總結(jié)來完善。

［1］馮志澤，胡政，何鈞.地震災(zāi)害損失評估及災(zāi)害等級劃分.災(zāi)害學(xué)，1994，9（1）：13-16

［2］宋思然等.遼寧省地震災(zāi)害快速評估系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā).東北地震研究2009，325（1）

［3］中國地震信息服務(wù)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程，地震出版社，2005．9

P315［文獻碼］ B

1000-405X（2016）-8-443-1

王麗梅（1999～），女，工程師，研究方向為地震安評。