黑龙江省地震快速评估系统初步设计与实现

■王丽梅 张立忱 欧阳兆国

（黑龙江省地震局黑龙江哈尔滨150090）

黑龙江省地震快速评估系统初步设计与实现

■王丽梅 张立忱 欧阳兆国

（黑龙江省地震局黑龙江哈尔滨150090）

运用自身的地理信息系统本底资料与黑龙江省当地的地理信息、经济信息、人口信息等相结合，综合评估，实现震害的快速评估，以提高救灾效率。

快速评估系统设计黑龙江

1　技术思路

强烈的地震不仅可以直接造成建筑物、工程设施的破坏和人员的伤亡，而且往往引发一系列次生灾害和衍生灾害，造成更大的破坏。地震灾害损失可分为人员伤亡和经济损失两大类，人员伤亡以个体数量计算，经济损失折算币值计算［1］。烈度统计地震灾害评估方法，立足于由地震的破坏烈度得到的重点目标损失率与地震烈度的统计关系。这是一种采用一个容易获得的并且在一定时间间隔内可以更新的参数来评估重点目标的地震损失。不同地震破坏等级对应的震害指数范围。将震害指数作为因变量，将影响震害因素的参数称为震害因子，作为自变量，主要考虑的震害因子有：重点目标的基本参数、场地条件地震烈度。地震灾害快速评估系统的技术流程是:在地理信息系统本底资料的基础上收集现有不同结构类型房屋建筑、人口、经济方面的资料建立数据库；用地震发生后，在地震三要素初步判定的情况下，根据地震烈度衰减关系给出地震烈度分布；计算大于VI度区的面积；根据地震烈度分布曲线来判定所处的几种地震烈度区，把人口和建筑物分配于各烈度区，分别对该地震造成的人员伤亡、经济损失进行评估，各烈度区值累加即为总评估结果。

2　震害损失快速评估模型

根据评估的震要，震害损失快速评估的模型主要包括烈度衰减模型和经济、人口损失评估模型。

2.1烈度衰减模型

以上公式中，衰减关系给出的烈度值是烈度分区的外包线，Ia、Ib分别是长轴和短轴方向的烈度，M为震级，R为震中距，单位公里，σ是标准差。

2.2损失评估模型

（1）经济损失模型。地震灾害经济损失包括直接经济损失、间接经济损失、地震救灾直接投入费用及异常点的各种经济损失。由于后三者的不确定性及计算的复杂性，本文主要考虑直接经济损失，即建筑物破坏损失。其影响因素主要有地震烈度、建筑物类型及抗震设防水准。

公式1中，L为建筑物总损失；i为地震烈度；DR（i）为i烈度作用下建筑物的经济损失率；Bj为烈度i区域内的j类建筑的面积；bj 为j类建筑的单位。

（2）人员伤亡模型。人员伤亡统计主要包括死亡人数，受伤人数和失去住所人数。我国地震伤亡主要是建筑物倒塌和毁坏造成的，主要因素有：地震烈度、人口密度、建筑物类型和抗震性以及地震发生的时间。

（3）人员死亡模型。地震人员死亡快速评估模型采用建筑物毁坏率与人员死亡率之间的统计关系，考虑到地震发生在不同的时间对人员伤亡造成的影响不同，增加时间修正系数:人口死亡总数D为各个烈度圈的死亡人口数之和，它与地震烈度i、人口死亡率FRi （t）以及各烈度圈的人口数Pi有关，其计算公式如2所示：

人口死亡率FRi（t）与地震发生时的人口比率C（t）、建筑物毁坏系数FRi有关，其计算公式如3所示：

3　数据准备

（1）基础图库类。包括全省地级市区划面积数据和城市所在位置点数据等。其中，行政区划数据的属性包括行政区名称，城市数据属性包括城市代码、城市名称。该系统评估的主要内容是经济损失和人员伤亡，其中经济损失主要考虑建筑物损失，故基础数据是各地及市内的建筑物、人口统计数据。（2）地震资料类。主要包括历史地震数据、地质背景、活动构造等，历史地震数据的属性主要包括地震序列号，地震宏观震中，地震经济损失，地震人员伤亡等。

4　系统模块设计

4.1运行环境

（1）CPU双核处理器，独立显卡、内存4G以上计算机一台；（2）windowsXP操作系统和ARCGIS组件ArcEngine应用软件等。

4.2功能模块设计

该系统的功能模块主要分为参数输入模块、评估模块、数据库连接访问模块、地图显示模块及成果输出这五个部分。（1）参数输入模块。该模块主要包括：发震时间、地点、震级及地震构造相关的烈度圈主轴方向。（2）评估模块。根据人员伤亡模型和经济损失模型计算地震造成的损失，同时生成受灾地区损失的空间数据，并将烈度圈、受灾地区等空间数据及地震人员伤亡数，经济损失等统计数据保存到数据库中。其中烈度圈数据可以根据参数方式或修正方式计算得到。（3）数据连接访问模块。该模块完成的功能是GIS数据库的访问与连接。在数据库中存放了地震模型参数，地震评估基础空间数据和地震评估结果及对应的空间数据。模块中实现普通数据的访问主要通Orcale客户端访问数据库来实现。（4）地图的显示模块。该模块实现地图的放大、缩小和漫游等基本操作。（5）成果输出模块。灾害评估结束后，从数据库中查询地震灾害空间数及地震损失评估数据和灾情简报等。

5　系统模块实现

以2005年5月12日大庆林甸5.1级地震为例，在系统评估界面输入地震参数；经纬度、震级、地震时间、主轴方向，点击启动评估按钮。当完成震害损失的评估井将评估结果返回给客户端时，客户端显示评估结果，系统自动缩放定位至地震受灾区域，以红色标签显示地震震中，以不同的透明度来显示烈度圈，并在圈内显示极震区烈度，窗口显示的为死亡人数。

6　结论

地震灾害的风险评估研究一直是国内外灾害领域研究的热点。本文在运用自身的地理信息系统本底资料与黑龙江当地的地理信息、经济信息、人口信息等相结合，综合评估，实现震害的快速评估，以提高救灾效率。

7　存在的问题

灾害评估既是地震灾害研究的基础，也是地质灾害研究直接为社会服务的途径和成果。本次研究建立的地震灾害快速评估的框架是初步的，远没有形成系统完善的科学体系，尤其在面向建筑破坏、生命线工程的地震灾害风险评估指标体系的建立、评估模型的表达等方面需要不断的探索和实践总结来完善。

［1］冯志泽，胡政，何钧.地震灾害损失评估及灾害等级划分.灾害学，1994，9（1）：13-16

［2］宋思然等.辽宁省地震灾害快速评估系统设计与开发.东北地震研究2009，325（1）

［3］中国地震信息服务系统技术规程，地震出版社，2005．9

P315［文献码］ B

1000-405X（2016）-8-443-1

王丽梅（1999～），女，工程师，研究方向为地震安评。