一种基于地理信息和边缘算法的地震灾害评估决策模型

1.本发明属于地震灾害评估决策技术领域，具体涉及一种基于地理信息和边缘算法的地震灾害评估决策模型。


背景技术：

2.地震是一种破坏力很大的自然灾害，强烈的地震会对人畜造成伤亡和财产重大损失，强震后灾区灾情信息上报受限于灾区环境、电力通信故障等因素，不能及时、准确获取灾情信息。灾情发生后如何快速研判灾区的灾情程度、级别、空间分布和伤亡人数，是影响地震应急救援的重要问题。
3.目前现有的基于地理信息和边缘算法的地震灾害评估决策模型还存在一些问题：不方便通过采用数据，对地震进行监测预报，增加了地震灾害造成的人员伤亡和经济损失，同时不方便了解人员伤亡、建筑物的震害指数、除建筑物外的震害指数以及经济损失对地震灾害等级，从而不方便对地震灾害等级进行评估，为此我们提出一种基于地理信息和边缘算法的地震灾害评估决策模型。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种基于地理信息和边缘算法的地震灾害评估决策模型，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于地理信息和边缘算法的地震灾害评估决策模型，包括采集系统、地震监测预报系统、地震灾害人员伤亡评估系统、地震灾害建筑物风险评估系统、地震次生灾害评估系统、地震经济损失评估系统、地震灾害等级评估系统和地震应急救援系统；
6.所述采集系统用于在网络数据库中采集地理信息数据、地震专题数据和其他专题数据；
7.所述地震监测预报系统用于根据所述地理信息数据、地震专题数据和其他专题数据对地震进行预报；
8.所述地震灾害人员伤亡评估系统用于根据地震震级、地震烈度、地震时间以及震区人口密度确定人员伤亡评估模型，并对人员伤亡进行评估；
9.所述地震灾害建筑物风险评估系统用于获取地震灾害中的建筑物信息，评估得出所有建筑物在各地震烈度下的震害指数；
10.所述地震次生灾害评估系统用于获取除建筑物信息之外的信息，评估得出所有除建筑物信息之外在各地震烈度下的震害指数；
11.所述地震经济损失评估系统用于根据地震震级、地震烈度以及人均国内生产总值对经济损失进行评估；
12.所述地震灾害等级评估系统用于根据人员伤亡评估模型、建筑物的震害指数、除建筑物外的震害指数以及经济损失对地震灾害等级进行评估；
13.所述地震应急救援系统用于在地震发生后，开始抢险救灾工作、紧急转移和遇难者安置工作，对地震次生灾害的后果消除工作，以及对交通、电力、通信和供水进行基本抢修抢通，完成灾区生活秩序的基本恢复。
14.优选的，所述地理信息数据包括行政区划数据、影像数据、矢量数据、房屋属性数据和地形数据，所述地震专题数据包括地震强度分布数据和历史地震数据，所述其他专题数据包括地震区人口数据、地震区社会经济数据和地震区道路交通数据。
15.优选的，所述地震监测预报系统包括地表形变监测预报模块、热异常监测预报模块、电磁异常监测预报模块和重力异常监测预报模块。
16.优选的，所述地震灾害人员伤亡评估系统中根据以下公式确定人员伤亡评估模型：
[0017][0018]
其中，d为地震死亡人数评估结果；αm为震级修正系数；f
t
为发震时间修正系数；f
den
为人口密度修正系数；dm为根据震中烈度拟合得到的地震死亡人数均值；i为震中烈度。
[0019]
优选的，所述地震灾害建筑物风险评估系统中评估得出所有建筑物在各地震烈度下的震害指数的具体过程如下：
[0020]
步骤一、计算平均震害指数davj，计算公式为：
[0021]davj
＝∑d
·
p(d
p
|j)
[0022]
式中，d为各破坏等级的建筑物震害指数，p(d
p
|j)为建筑物易损性矩阵，表示在不同烈度下各破坏等级的建筑物所占的比率；
[0023]
步骤二、计算单体结构震害指数dj，计算公式为：
[0024][0025]
式中，c
ij
为不同烈度下影响因子对建筑物抗震性能的影响。
[0026]
优选的，所述地震次生灾害评估系统中的获取除建筑物信息之外的信息包括：有毒气体扩散信息、火灾信息信息、水灾信息、危化品泄漏信息和地质灾害信息。
[0027]
优选的，所述地质灾害信息用于描述灾害发生点的地形地貌特征，包括地形坡度、长度面积、规模、坡面形态、地质组成、沟谷特征和植被特征，同时利用三维遥感图像，描述地质灾害的位置、类型、边界、规模、活动方式、稳定状态，并展示其对周边环境和人员活动区域的影响程度。
[0028]
优选的，所述地震经济损失评估系统中根据以下公式对经济损失进行评估：
[0029][0030]
其中，l为评估得到的地震经济损失；lm为通过地震震级拟合得到的地震经济损失；m为地震震级，γ为震区经济发展水平修正系数。
[0031]
优选的，所述地震灾害等级评估系统根据以下公式对地震灾害等级进行评估：
[0032]
σ＝l+[a(f(r)-l)+b(f(g)-l)+c(f(s)-l)+d(f(t)-l)]
[0033]
其中，σ为地震灾害等级评级结果；a为伤亡人数相对值对于地震灾害等级的权重
因子；b为经济损失相对值对于地震灾害等级的权重因子；c为建筑物的震害指数等级的权重因子；d为除建筑物的震害指数的权重因子；a+b+c+d＝1；f(r)为伤亡人数所对应的地震等级；f(g)为经济损失相对值所对应的灾害等级；f(s)为建筑物损害所对应的地震等级；f(t)为除建筑物外的损害所对应的地震等级。
[0034]
优选的，所述地震应急救援系统中包括以下步骤：
[0035]
s1.震后30分钟启动各级地震应急指挥技术系统并实时为抗震救灾指挥部提供辅助决策建议；
[0036]
s2.震后1小时给出震情速报，地震发生时间、地点、震级、震源深度；
[0037]
s3.震后2-3小时对地质构造背景分析，初步评估重灾区大致范围，指导人员搜救初步决策方案的快速制定与开展；
[0038]
s4.震后4-6小时开展灾情信息的快速初步调查评估，为人员搜救、医疗救援、受灾群众安置和基础设施抢修提供信息支持；
[0039]
s5.震后2小时至应急救援阶段结束，加强现场监测，防御次生灾害；
[0040]
s6.震后3-5天至应急救援阶段结束，开展详细的灾害调查与评估工作，编写评估报告。
[0041]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0042]
(1)本发明通过在模型中增加采集系统和地震监测预报系统，能够有效地提升地震监测预报能力，从而有利于降低地震灾害造成的人员伤亡和经济损失。
[0043]
(2)本发明通过设置地震灾害人员伤亡评估系统、地震灾害建筑物风险评估系统、地震次生灾害评估系统、地震经济损失评估系统，能够方便对人员伤亡、建筑物的震害指数、除建筑物外的震害指数以及经济损失进行评估；
[0044]
(3)本发明通过设置地震灾害等级评估系统，能够方便根据人员伤亡、建筑物的震害指数、除建筑物外的震害指数以及经济损失对地震灾害等级进行评估，从而方便快速启动对应的应急响应，为应急响应的启动提供保障，方便救灾工作的展开。
附图说明
[0045]
图1为本发明的结构框图；
[0046]
图2为本发明中地理信息数据的具体图；
[0047]
图3为本发明中地震监测预报系统的结构框图。
具体实施方式
[0048]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0049]
请参阅图1-图3，本发明提供一种技术方案：一种基于地理信息和边缘算法的地震灾害评估决策模型，包括采集系统、地震监测预报系统、地震灾害人员伤亡评估系统、地震灾害建筑物风险评估系统、地震次生灾害评估系统、地震经济损失评估系统、地震灾害等级评估系统和地震应急救援系统；
[0050]
所述采集系统用于在网络数据库中采集地理信息数据、地震专题数据和其他专题数据；
[0051]
所述地震监测预报系统用于根据所述地理信息数据、地震专题数据和其他专题数据对地震进行预报；
[0052]
所述地震灾害人员伤亡评估系统用于根据地震震级、地震烈度、地震时间以及震区人口密度确定人员伤亡评估模型，并对人员伤亡进行评估；
[0053]
所述地震灾害建筑物风险评估系统用于获取地震灾害中的建筑物信息，评估得出所有建筑物在各地震烈度下的震害指数；
[0054]
所述地震次生灾害评估系统用于获取除建筑物信息之外的信息，评估得出所有除建筑物信息之外在各地震烈度下的震害指数；
[0055]
所述地震经济损失评估系统用于根据地震震级、地震烈度以及人均国内生产总值对经济损失进行评估；
[0056]
所述地震灾害等级评估系统用于根据人员伤亡评估模型、建筑物的震害指数、除建筑物外的震害指数以及经济损失对地震灾害等级进行评估；
[0057]
所述地震应急救援系统用于在地震发生后，开始抢险救灾工作、紧急转移和遇难者安置工作，对地震次生灾害的后果消除工作，以及对交通、电力、通信和供水进行基本抢修抢通，完成灾区生活秩序的基本恢复。
[0058]
本实施例中，优选的，所述地理信息数据包括行政区划数据、影像数据、矢量数据、房屋属性数据和地形数据，所述地震专题数据包括地震强度分布数据和历史地震数据，所述其他专题数据包括地震区人口数据、地震区社会经济数据和地震区道路交通数据。
[0059]
本实施例中，优选的，所述地震监测预报系统包括地表形变监测预报模块、热异常监测预报模块、电磁异常监测预报模块和重力异常监测预报模块。
[0060]
本实施例中，优选的，所述地震灾害人员伤亡评估系统中根据以下公式确定人员伤亡评估模型：
[0061][0062]
其中，d为地震死亡人数评估结果；αm为震级修正系数；f
t
为发震时间修正系数；f
den
为人口密度修正系数；dm为根据震中烈度拟合得到的地震死亡人数均值；i为震中烈度。
[0063]
本实施例中，优选的，所述地震灾害建筑物风险评估系统中评估得出所有建筑物在各地震烈度下的震害指数的具体过程如下：
[0064]
步骤一、计算平均震害指数davj，计算公式为：
[0065]davj
＝∑d
·
p(d
p
|j)
[0066]
式中，d为各破坏等级的建筑物震害指数，p(d
p
|j)为建筑物易损性矩阵，表示在不同烈度下各破坏等级的建筑物所占的比率；
[0067]
步骤二、计算单体结构震害指数dj，计算公式为：
[0068][0069]
式中，c
ij
为不同烈度下影响因子对建筑物抗震性能的影响。
[0070]
本实施例中，优选的，所述地震次生灾害评估系统中的获取除建筑物信息之外的信息包括：有毒气体扩散信息、火灾信息信息、水灾信息、危化品泄漏信息和地质灾害信息。
[0071]
本实施例中，优选的，所述地质灾害信息用于描述灾害发生点的地形地貌特征，包括地形坡度、长度面积、规模、坡面形态、地质组成、沟谷特征和植被特征，同时利用三维遥感图像，描述地质灾害的位置、类型、边界、规模、活动方式、稳定状态，并展示其对周边环境和人员活动区域的影响程度。
[0072]
本实施例中，优选的，所述地震经济损失评估系统中根据以下公式对经济损失进行评估：
[0073][0074]
其中，l为评估得到的地震经济损失；lm为通过地震震级拟合得到的地震经济损失；m为地震震级，γ为震区经济发展水平修正系数。
[0075]
本实施例中，优选的，所述地震灾害等级评估系统根据以下公式对地震灾害等级进行评估：
[0076]
σ＝l+[a(f(r)-l)+b(f(g)-l)+c(f(s)-l)+d(f(t)-l)]
[0077]
其中，σ为地震灾害等级评级结果；a为伤亡人数相对值对于地震灾害等级的权重因子；b为经济损失相对值对于地震灾害等级的权重因子；c为建筑物的震害指数等级的权重因子；d为除建筑物的震害指数的权重因子；a+b+c+d＝1；f(r)为伤亡人数所对应的地震等级；f(g)为经济损失相对值所对应的灾害等级；f(s)为建筑物损害所对应的地震等级；f(t)为除建筑物外的损害所对应的地震等级。
[0078]
本实施例中，优选的，所述地震应急救援系统中包括以下步骤：
[0079]
s1.震后30分钟启动各级地震应急指挥技术系统并实时为抗震救灾指挥部提供辅助决策建议；
[0080]
s2.震后1小时给出震情速报，地震发生时间、地点、震级、震源深度；
[0081]
s3.震后2-3小时对地质构造背景分析，初步评估重灾区大致范围，指导人员搜救初步决策方案的快速制定与开展；
[0082]
s4.震后4-6小时开展灾情信息的快速初步调查评估，为人员搜救、医疗救援、受灾群众安置和基础设施抢修提供信息支持；
[0083]
s5.震后2小时至应急救援阶段结束，加强现场监测，防御次生灾害；
[0084]
s6.震后3-5天至应急救援阶段结束，开展详细的灾害调查与评估工作，编写评估报告。
[0085]
本发明的原理及优点：本发明通过在模型中增加采集系统和地震监测预报系统，能够有效地提升地震监测预报能力，从而有利于降低地震灾害造成的人员伤亡和经济损失；通过设置地震灾害人员伤亡评估系统、地震灾害建筑物风险评估系统、地震次生灾害评估系统、地震经济损失评估系统，能够方便对人员伤亡、建筑物的震害指数、除建筑物外的震害指数以及经济损失进行评估；通过设置地震灾害等级评估系统，能够方便根据人员伤亡、建筑物的震害指数、除建筑物外的震害指数以及经济损失对地震灾害等级进行评估，从而方便快速启动对应的应急响应，为应急响应的启动提供保障，方便救灾工作的展开。
[0086]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以
理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。