地震滑坡危险性初步研究及城市地震灾害三维场景模拟新方法

发布时间：2017-05-12 07:02

  本文关键词：地震滑坡危险性初步研究及城市地震灾害三维场景模拟新方法，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：地震滑坡是大陆内部山区一种最为常见的地震次生灾害类型,所造成的损失远远大于地震本身所带来的损失。进行地震滑坡危险性研究,不仅可以在震后进行滑坡预测,还能为应急求援提供决策依据。同时,对灾后重建、土地规划及基础设施选址也具有一定的指导意义。在我国约95%以上的地震灾害是由建筑物的破坏引起的错误!未找到引用源。,约占全国城市总数的45%的城市位于6度以上地震区[33]。如何科学直观地模拟一个城市中不同结构类型建筑物在不同地震烈度下破坏情况是具有非常重要的意义。地理信息系统(Geographic Information System,GIS)具有强大的空间数据管理、数据处理和数据分析功能,还具有制图可视化、三维展示、二次开发等方面的优势。GIS技术在地震滑坡危险性快速评价和城市三维震害场景模拟中起着重要的作用,包括数据的获取、处理、存储、空间分析、数学计算和可视化展示等。CityEngine是一个与ArcGIS软件完美兼容的快速三维建模工具,最大的特点是可以基于规则快速批量建模,规则是描述建模对象的变化过程的语句,决定着模型如何生成。本文所做的工作分为两个部分:1.本文第一部分选取地震烈度、坡度、坡向、高程、水系距和断裂距6个参数作为地震滑坡影响因子,根据这6类影响因子对地震滑坡的影响程度进行量化赋值,采用层次分析法(AHP模型)建立地震滑坡危险性评价指标体系,确定6类影响因子的权重,并建立地震滑坡危险性快速评价数学模型。基于GIS平台开发地震滑坡危险性快速评价模块,可在震后1小时内获得评价区的地震滑坡危险性分布的公里网格数据。最后用2013年芦山7.0级地震为例,选择该地震中高烈度区的8个县区为研究区,评估结果与芦山地震实际滑坡点数据分布接近。验证了地震滑坡危险性模型的可靠性,能够满足快速评估的精度要求。2.本文第二部分以2008年汶川地震重灾区北川老县城曲山镇为研究区,首先基于CityEngine软件对研究区进行三维场景建模,建模对象包括地形建模、自然景观建模、建筑物建模和道路桥梁建模,其中建筑物有851栋,且每栋建筑物都具有结构类型、建造年代、层数、设防标准等属性。然后采用单体震害预测方法,计算北川县城851栋建筑物在不同地震烈度(Ⅵ-Ⅺ)下的破坏情况,并用不同颜色展示建筑物的不同破坏状态。最后以建筑物十分密集的北京市为例,使用本研究北川三维建模的规则文件进行建模,在5分钟之类完成了北京市内随机的5万栋一般性建筑物的建模。验证了CityEngine的三维建模高效率和规则的可移植性,以及基于CityEngine城市地震灾害三维场景模拟的可行性。
【关键词】：地震滑坡 危险性 GIS AHP 芦山地震 CityEngine 三维建模 城市三维震害模拟
【学位授予单位】：中国地震局工程力学研究所
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P642.2
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 选题背景11-12
• 1.2 研究现状12-14
• 1.2.1 基于GIS地震滑坡危险性的研究现状12-13
• 1.2.2 城市三维震害场景的模拟的研究现状13-14
• 1.3 研究思路与章节安排14-17
• 第二章 地震滑坡危险性数据库的建立17-39
• 2.1 地震滑坡与地理信息系统17-20
• 2.1.1 地震滑坡的定义17-18
• 2.1.2 地震滑坡发生机制18-19
• 2.1.3 地理信息系统介绍19-20
• 2.2 滑坡影响因子的选取20-24
• 2.2.1 地震因子21
• 2.2.2 地形因子21-23
• 2.2.3 地质因子23-24
• 2.3 地震滑坡危险性数据库的建立24-28
• 2.3.1 评价单元的划分24-25
• 2.3.2 地震滑坡影响因子数据的获取25-27
• 2.3.3 地震滑坡影响因子数据的处理27-28
• 2.4 影响因子对地震滑坡危险性影响程度的分级量化28-38
• 2.4.1 地震滑坡与烈度的关系29-30
• 2.4.2 地震滑坡与地形的关系30-34
• 2.4.3 地震滑坡与断裂距的关系34-36
• 2.4.4 影响因子分级量化表和处理结果36-38
• 2.5 本章小结38-39
• 第三章 地震滑坡危险性快速评价39-55
• 3.1 地震滑坡危险性评价的原理39
• 3.2 基于层次分析模型的地震滑坡危险性分析研究思路39-44
• 3.2.1 层次分析模型（AHP）的介绍39-40
• 3.2.2 地震滑坡危险性评价指标体系的建立40-41
• 3.2.3 危险性评价指标体系判断矩阵的构建41-43
• 3.2.4 一致性检验43-44
• 3.3 地震滑坡危险性快速评价数学模型构建44-45
• 3.3.1 地震滑坡危险性评价数学模型44
• 3.3.2 地震滑坡危险性快速评价数学模型44-45
• 3.4 地震滑坡危险性快速评价模块45-48
• 3.5 各类应急专题图的绘制48-49
• 3.6 芦山地震滑坡验证49-53
• 3.6.1 芦山地震介绍49-50
• 3.6.2 研究区域概况50-51
• 3.6.3 震后快速地震滑坡速判51-52
• 3.6.4 相关专题图的绘制52-53
• 3.7 本章小结53-55
• 第四章 基于CITYENGINE的城市地震灾害三维场景模拟技术的初步研究55-77
• 4.1 城市地震灾害三维震害场景模拟的定义55
• 4.2 CITYENGINE软件介绍与建模方法55-58
• 4.2.1 CityEngine软件介绍55-57
• 4.2.2 规则建模57
• 4.2.3 基于CityEngine城市三维震害场景模拟初步研究思路57-58
• 4.3 数据准备58-65
• 4.3.1 地形影像数据59-60
• 4.3.2 矢量数据准备60-62
• 4.3.3 贴图数据和模型数据准备62-65
• 4.3.4 小模型数据65
• 4.4 三维场景的构建65-74
• 4.4.1 三维地形的建模65-66
• 4.4.2 自然景观的建模66-68
• 4.4.3 标志性建筑物的建模与导入68-69
• 4.4.4 一般性建筑物的建模69-71
• 4.4.5 道路与桥梁71-74
• 4.5 城市地震三维震害场景的模拟74-76
• 4.5.1 单体震害预测方法介绍74-75
• 4.5.2 基于单体震害预测方法的城市三维震害场景的模拟75
• 4.5.3 北京市5万栋建筑物建模实验75-76
• 4.6 本章小结76-77
• 第五章 结论与展望77-81
• 5.1 基于GIS的地震滑坡危险性快速评价的研究77-78
• 5.1.1 工作总结77-78
• 5.1.2 问题与展望78
• 5.2 基于CITYENGINE的城市三维震害场景的模拟78-81
• 5.2.1 工作总结78-79
• 5.2.2 问题与展望79-81
• 附录81-85
• 参考文献85-89
• 致谢89-91
• 作者简介91
• 攻读硕士期间发表的文章91
• 攻读硕士期间参与的科研项目91

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1 陈晓利;王U，

本文编号：359066