李 晉，張 移

(廣東省地震局，廣東 廣州 510070)

隨著我國人口、財(cái)富和產(chǎn)業(yè)不斷向城市群聚集，大城市內(nèi)超高層建筑、高速鐵路、大型橋梁等各種類型的重大生命線工程設(shè)施眾多、系統(tǒng)繁雜，城鎮(zhèn)部分老舊民房抗震能力仍舊低下，有些城市聚集區(qū)處于我國地震重點(diǎn)監(jiān)視防御區(qū)，存在發(fā)生破壞性地震危險(xiǎn)或受破壞性地震影響可能造成嚴(yán)重災(zāi)害損失，面對強(qiáng)震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)挑戰(zhàn)的應(yīng)對準(zhǔn)備措施依然不足，公眾缺乏應(yīng)對大震大災(zāi)的經(jīng)驗(yàn)[1]。黨和政府高度重視防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)能力建設(shè)，正在有計(jì)劃推進(jìn)全國地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)調(diào)查和風(fēng)險(xiǎn)評估工作。

情景構(gòu)建技術(shù)在災(zāi)害治理與管理領(lǐng)域的應(yīng)用日趨深入[2-5]，地震災(zāi)害情景構(gòu)建已被多個(gè)國家應(yīng)用于防震備災(zāi)工作。在我國開展大城市地震災(zāi)害情景構(gòu)建也是防震減災(zāi)工作的一項(xiàng)重要任務(wù)，許多專家在各自領(lǐng)域，對其理論、方法、應(yīng)用有所研究[6-11]。通過情景構(gòu)建技術(shù)，人們可以對地震造成的災(zāi)害影響有更為直觀的認(rèn)識，進(jìn)而更輕松地掌握地震災(zāi)害可能造成的影響，更有效啟發(fā)人們?nèi)绾斡行?yīng)對地震災(zāi)害[12]。

因此，收集地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)普查的海量多源數(shù)據(jù)，采集大城市實(shí)景三維數(shù)據(jù)，建設(shè)高精度海量基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫、大城市三維實(shí)景數(shù)據(jù)庫、地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估專業(yè)數(shù)據(jù)庫以及防震減災(zāi)信息數(shù)據(jù)庫等，打造城市三維實(shí)景化、立體化、現(xiàn)代化的建筑物抗震性能普查及災(zāi)害情景構(gòu)建系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對風(fēng)險(xiǎn)普查的海量多源數(shù)據(jù)的管理、應(yīng)用、示范，并構(gòu)建、分析與展示地震災(zāi)害及其應(yīng)急對策行動(dòng)的一體化情景。

在設(shè)定地震或模擬實(shí)際地震下，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)分析與展示建筑物、生命線工程的損毀及分布情況、評估次生災(zāi)害影響、人員傷亡與經(jīng)濟(jì)損失情況等災(zāi)害場景，以及模擬災(zāi)害的應(yīng)急救援、醫(yī)療救治等應(yīng)急處置措施。依據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評估與分析，平時(shí)為政府與公眾提供城市防震減災(zāi)基礎(chǔ)信息、建筑物、生命線工程、次生災(zāi)害源、避難場所等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)查詢及防震減災(zāi)科普知識宣傳教育服務(wù)。震后為政府提供災(zāi)害救援輔助決策服務(wù)，系統(tǒng)分析和評估建筑物和生命線工程的地震易損性，評估次生災(zāi)害影響以及人員傷亡與經(jīng)濟(jì)損失的情況，并結(jié)合斷裂、滑坡、液化等不利場地，給出城市地震災(zāi)害潛在風(fēng)險(xiǎn)源，建筑物、生命線工程等承災(zāi)體的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，服務(wù)于國土資源利用和城市建設(shè)規(guī)劃以及震后應(yīng)急救援與災(zāi)后重建。此外，還可為相關(guān)行業(yè)及其它災(zāi)害防御、城市科學(xué)化管理提供基礎(chǔ)資料信息服務(wù)。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

建筑物抗震性能排查及災(zāi)害情景構(gòu)建系統(tǒng)以二/三維數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，基于三維渲染、海量數(shù)據(jù)存取、客戶端緩存、GIS空間分析、面向?qū)ο蟆ebService、虛擬現(xiàn)實(shí)、多源空間數(shù)據(jù)集成等多種高新技術(shù)進(jìn)行研究開發(fā)，并協(xié)同基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)，建筑物、生命線工程、次生災(zāi)害、人員經(jīng)濟(jì)等數(shù)據(jù)，形成具有多源數(shù)據(jù)的高精度專業(yè)數(shù)據(jù)庫，建設(shè)基于地震風(fēng)險(xiǎn)評估的三維災(zāi)害情景構(gòu)建系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)災(zāi)情評估、地震應(yīng)急救援、應(yīng)急響應(yīng)處置過程的展示，為政府提供輔助決策、為社會公眾提供地震應(yīng)急避難指引等服務(wù)(圖1)。

圖1 系統(tǒng)UI設(shè)計(jì)圖

1.1 總體架構(gòu)

基于地震風(fēng)險(xiǎn)評估的建筑物抗震性能排查及災(zāi)害情景構(gòu)建系統(tǒng)軟件采用云技術(shù)框架,基于B/S架構(gòu),具有良好擴(kuò)展性和靈活性。系統(tǒng)總體框架如圖2所示。

軟件總體框架由硬件環(huán)境層、數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)存儲層、系統(tǒng)服務(wù)層、三維實(shí)景應(yīng)用層等部分組成。

數(shù)據(jù)采集層，采用多種手段、設(shè)備采集系統(tǒng)所需的多源數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)存儲層，從“地震基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息資源整合與處理”開始，接入(數(shù)據(jù)交換)應(yīng)急數(shù)據(jù)相關(guān)單位或人工采集基礎(chǔ)信息資源，整合并建立災(zāi)害情景基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息資源庫。

系統(tǒng)服務(wù)層，基于數(shù)據(jù)存儲層提供的災(zāi)害情景信息資源數(shù)據(jù)庫，提供各種專業(yè)服務(wù)，包括數(shù)據(jù)抽取、專題圖制作、開發(fā)服務(wù)及應(yīng)用拓展等。

三維實(shí)景應(yīng)用層，基于系統(tǒng)服務(wù)層提供的專業(yè)服務(wù)，支撐系統(tǒng)整體的應(yīng)用服務(wù)。

1.2 技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案

系統(tǒng)涉及到數(shù)據(jù)工程和系統(tǒng)開發(fā)工程，首先對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理建庫，再使用無人機(jī)傾斜攝影拍攝，建立實(shí)景三維模型作為系統(tǒng)的地圖基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，真實(shí)的反映地物的實(shí)際情況，然后以二、三維融合一體化數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)搭建三維系統(tǒng)平臺，最后在系統(tǒng)的支撐下，實(shí)現(xiàn)地震災(zāi)害三維展示，包括地震危險(xiǎn)性分析、地震風(fēng)險(xiǎn)評估、輔助決策、協(xié)同辦公等功能。

系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)采用B/S方式設(shè)計(jì)，通過WebGL技術(shù)實(shí)現(xiàn)前端的三維呈現(xiàn)。從使用邏輯來看，系統(tǒng)以服務(wù)器為基礎(chǔ)，一方面為數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化管理提供數(shù)據(jù)存儲目錄；另一方面，向WEB端提供數(shù)據(jù)訪問和展示服務(wù)。

地震災(zāi)害情景構(gòu)建平臺各組成系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)和職責(zé)有較大差異，但每個(gè)組成系統(tǒng)都要遵循MVC架構(gòu)模式和SOA面向服務(wù)架構(gòu)，并運(yùn)用Web Service技術(shù)實(shí)現(xiàn)前后端數(shù)據(jù)的交互和展示。

1.3 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

系統(tǒng)功能設(shè)定是以三維展示為基礎(chǔ)，在展示的基礎(chǔ)上，按照地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估的業(yè)務(wù)流程，進(jìn)行業(yè)務(wù)功能的層層遞進(jìn)開發(fā)。功能邏輯關(guān)聯(lián)如圖3所示。

圖2 系統(tǒng)總體架構(gòu)圖

圖3 系統(tǒng)三級功能邏輯關(guān)聯(lián)圖

2 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

2.1 重點(diǎn)技術(shù)分析

基于地震風(fēng)險(xiǎn)評估的建筑物抗震性能排查及災(zāi)害情景構(gòu)建系統(tǒng)有四項(xiàng)重點(diǎn)技術(shù)。一是航空三維實(shí)景，它是系統(tǒng)的核心基礎(chǔ)地圖數(shù)據(jù)，也是系統(tǒng)的特點(diǎn)和亮點(diǎn)。航空三維實(shí)景提供真實(shí)的基于圖像紋理的全區(qū)范圍三維數(shù)據(jù)，內(nèi)容信息豐富，包含城市鳥瞰信息和建筑物等側(cè)面信息，真實(shí)三維是智慧城市信息化基礎(chǔ)設(shè)施的必要組成部分，提供統(tǒng)一的空間信息基礎(chǔ)；二是數(shù)據(jù)更新，數(shù)據(jù)是系統(tǒng)運(yùn)行的血液，空間地理信息和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)都會發(fā)生變化，尤其是業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)變化頻度更高，因此，為了保持?jǐn)?shù)據(jù)的時(shí)效性，在平臺層面提供數(shù)據(jù)更新的工具，使業(yè)務(wù)部門可以自己維護(hù)本部門數(shù)據(jù)；三是地圖服務(wù)，系統(tǒng)提供工作區(qū)統(tǒng)一的二維及三維地圖服務(wù)，能夠基于服務(wù)接口快速完成地圖模塊的搭建，為地震應(yīng)急、決策指揮等應(yīng)用系統(tǒng)提供統(tǒng)一的地圖支持，引領(lǐng)政府各部門基于三維時(shí)空信息開展行業(yè)深度應(yīng)用；四是自動(dòng)上圖展示，提供平臺和工具給使用者調(diào)用，將各行業(yè)不斷豐富的數(shù)據(jù)匯聚到本系統(tǒng)中，提供快速上圖服務(wù)，推動(dòng)各部門共同建設(shè)、豐富平臺能力與數(shù)據(jù)，打造協(xié)同運(yùn)營、良性循環(huán)的平臺生態(tài)環(huán)境。

2.2 難點(diǎn)分析

2.2.1 多源數(shù)據(jù)融合展示

系統(tǒng)包含無人機(jī)采集的區(qū)域三維實(shí)景、地面基礎(chǔ)二維數(shù)據(jù)、遙感影像、專業(yè)專題數(shù)據(jù)等多個(gè)圖層，數(shù)據(jù)類型各有不同，空間數(shù)據(jù)與一般數(shù)據(jù)并存，對此多結(jié)構(gòu)多類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行協(xié)同顯示，以及二維、三維數(shù)據(jù)同系統(tǒng)顯示是本系統(tǒng)難點(diǎn)之一。在實(shí)施過程中，將通過空間匹配技術(shù)及三維實(shí)景數(shù)據(jù)分級分層顯示的方法，解決多源數(shù)據(jù)融合展示的難點(diǎn)。制定多源異構(gòu)數(shù)據(jù)空間匹配技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步拓展多來源、多格式、多時(shí)空、多比例尺、多語義性的源數(shù)據(jù)融合展示，使多源數(shù)據(jù)真正形成相互關(guān)聯(lián)、相互銜接、相互協(xié)同的一張圖。

2.2.2 跨平臺地圖應(yīng)用

為了方便用戶使用，提升用戶使用體驗(yàn)，系統(tǒng)應(yīng)用環(huán)境主要是通過互聯(lián)網(wǎng)及移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)對地圖進(jìn)行展示及應(yīng)用，終端設(shè)備包括PC機(jī)、手機(jī)、平板電腦等，操作系統(tǒng)包括Windows、Android、iOS等，系統(tǒng)需要支持用戶跨終端地圖應(yīng)用。

2.2.3 地圖數(shù)據(jù)在線更新

地圖數(shù)據(jù)采集與處理具有很強(qiáng)的專業(yè)性，為了保持?jǐn)?shù)據(jù)的現(xiàn)勢性，系統(tǒng)平臺支持矢量數(shù)據(jù)等進(jìn)行在線更新，支持用戶通過多種渠道將采集生成的數(shù)據(jù)自主進(jìn)行更新。在項(xiàng)目實(shí)施過程中，將通過網(wǎng)格分塊、控制點(diǎn)匹配等技術(shù)實(shí)現(xiàn)更新數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)的配準(zhǔn)與更新。

2.3 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)和創(chuàng)新點(diǎn)

2.3.1 超大城市場景實(shí)景三維自動(dòng)化重建技術(shù)

基于武漢大學(xué)自主研發(fā)的重建超算引擎G-Engine，具備成熟穩(wěn)健的空三自由網(wǎng)平差算法、影像自動(dòng)增強(qiáng)、智能特征提取、勻光勻色等多步驟深度優(yōu)化能力，海量數(shù)據(jù)分區(qū)塊聯(lián)合處理能力，使得模型生產(chǎn)效率更高，模型精度與質(zhì)量更佳。

2.3.2 海量數(shù)據(jù)輕量化加載展示調(diào)度技術(shù)

在數(shù)據(jù)生產(chǎn)階段，采用內(nèi)容感知重建，在不影響幾何精度的情況下，提高建模效率，減少模型數(shù)據(jù)量，同時(shí)采用幾何和紋理優(yōu)化技術(shù)，簡化模型幾何結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)紋理顯示效果。在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換階段，將模型轉(zhuǎn)換成適用于網(wǎng)絡(luò)發(fā)布與快速檢索的多次層次細(xì)節(jié)模型格式，提升模型數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)的傳輸與檢索效率。在服務(wù)發(fā)布階段，將轉(zhuǎn)換后的模型數(shù)據(jù)進(jìn)行分布式存儲和緩存調(diào)度，利用服務(wù)調(diào)度預(yù)加載技術(shù)，提升服務(wù)調(diào)度效率。在應(yīng)用加載階段，根據(jù)比例尺和角度選擇性加載模型有效的層次和細(xì)節(jié)，采用LOD技術(shù)，根據(jù)模型的不同復(fù)雜程度和加載特點(diǎn)，對模型的不同區(qū)域采取不同細(xì)節(jié)的描述和繪制，實(shí)現(xiàn)超大面積實(shí)景三維數(shù)據(jù)秒級加載。

2.3.3 多源異構(gòu)數(shù)據(jù)協(xié)同展示技術(shù)

融合實(shí)景三維數(shù)據(jù)、遙感影像數(shù)據(jù)、地理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、地震小區(qū)劃數(shù)據(jù)、震害預(yù)測專題數(shù)據(jù)等不同來源、格式、比例尺的源數(shù)據(jù)，進(jìn)行多源異構(gòu)數(shù)據(jù)協(xié)同顯示。

2.3.4 基于真實(shí)數(shù)學(xué)預(yù)測模型的地震情景仿真構(gòu)建技術(shù)

根據(jù)真實(shí)地震傳播機(jī)制和區(qū)域地震構(gòu)造背景確定合理地震動(dòng)輸入場，根據(jù)地震模擬參數(shù)引入數(shù)學(xué)評估模型，對地震災(zāi)害動(dòng)態(tài)發(fā)展進(jìn)行模擬，并實(shí)現(xiàn)三維可視化。應(yīng)用優(yōu)選指標(biāo)體系和優(yōu)化決策理論算法構(gòu)建優(yōu)化決策模型，對工作區(qū)內(nèi)的建筑物、生命線、次生災(zāi)害源等因素進(jìn)行分析，分析在不同地震影響下，建筑物、生命線工程的破壞情況，與工作區(qū)可能出現(xiàn)的人員傷亡情況和經(jīng)濟(jì)損失，為震前基礎(chǔ)工程加固與震后應(yīng)急指揮決策提供依據(jù)。

3 系統(tǒng)集成

基于地震風(fēng)險(xiǎn)評估的建筑物抗震性能排查及災(zāi)害情景構(gòu)建系統(tǒng)的部署是基于B/S模式，在不同的部署模式下，其應(yīng)用子系統(tǒng)集成時(shí)也會有所不同。

系統(tǒng)采用分層架構(gòu)集成基于地震風(fēng)險(xiǎn)評估的建筑物抗震性能排查及災(zāi)害情景構(gòu)建系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)支撐層、應(yīng)用服務(wù)層、Web應(yīng)用層和用戶層。數(shù)據(jù)層以實(shí)景三維模型、基礎(chǔ)地理底圖為基礎(chǔ)底座，搭載災(zāi)情構(gòu)建的建筑物、生命線工程等數(shù)據(jù)，形成專題數(shù)據(jù)庫；服務(wù)層基于數(shù)據(jù)層的地震災(zāi)害情景信息數(shù)據(jù)庫提供對外服務(wù)，包括數(shù)據(jù)訪問、專題圖制作、應(yīng)用擴(kuò)展接口以及開發(fā)服務(wù)等。在web應(yīng)用層集成各類地圖服務(wù)與功能構(gòu)件進(jìn)行地震模擬、震害評估、輔助決策等業(yè)務(wù)場景歸類和整合，滿足在政務(wù)網(wǎng)、web瀏覽器、移動(dòng)端等多終端用戶的快速登錄、訪問、瀏覽與交互(圖4)。

圖4 基于B/S模式集成方式圖

3.1 集成要求

為了對各應(yīng)用開發(fā)子系統(tǒng)的功能、用戶權(quán)限和模型庫統(tǒng)一管理，各子系統(tǒng)需要進(jìn)行有效集成，統(tǒng)一用戶界面將是不可或缺的要求，系統(tǒng)集成時(shí)在系統(tǒng)框架、具體的用戶界面等方面都要求界面統(tǒng)一，樣式一致。在對基于地震風(fēng)險(xiǎn)評估的建筑物抗震性能排查及災(zāi)害情景構(gòu)建系統(tǒng)的各綜合應(yīng)用子系統(tǒng)進(jìn)行集成時(shí)，必須將各子系統(tǒng)的需求和功能進(jìn)行規(guī)整，并對各子系統(tǒng)的功能構(gòu)件進(jìn)行歸類，以便系統(tǒng)集成管理。集成的各綜合應(yīng)用子系統(tǒng)與系統(tǒng)的關(guān)系既相互獨(dú)立，又相互銜接。

基于地震風(fēng)險(xiǎn)評估的建筑物抗震性能排查及災(zāi)害情景構(gòu)建系統(tǒng)支持動(dòng)態(tài)擴(kuò)展功能，即當(dāng)各綜合應(yīng)用子系統(tǒng)的功能模塊發(fā)生變化時(shí)，相應(yīng)功能隨各子系統(tǒng)的功能模塊變化而變化。各綜合應(yīng)用子系統(tǒng)在集成時(shí)充分考慮各子系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)的計(jì)算時(shí)間、對數(shù)據(jù)I/O量等性能要求，對各子系統(tǒng)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行合理配置，使整個(gè)GIS綜合管理信息平臺的效率達(dá)到最優(yōu)。

3.2 集成內(nèi)容

系統(tǒng)功能集成主要是為實(shí)現(xiàn)地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估以及建筑物抗震性能排查的各專業(yè)子系統(tǒng)功能的擴(kuò)展、共享、開發(fā)、集成與管理。形成標(biāo)準(zhǔn)的對外數(shù)據(jù)信息服務(wù)以及與其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)互通的接口，為擴(kuò)展應(yīng)用系統(tǒng)提供基礎(chǔ)保障。

系統(tǒng)模型庫集成主要是為實(shí)現(xiàn)各應(yīng)用模塊的規(guī)范管理與共享。本系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)評估模型庫的集成，主要是通過模型庫管理器提供的功能來實(shí)現(xiàn)，以此達(dá)到對模型的入庫、集成、查詢、修改、獲取等功能的集成管理。

4 系統(tǒng)平臺的實(shí)現(xiàn)

采用地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估技術(shù)，開展建筑物和生命線工程地震災(zāi)害過程模擬，給出設(shè)定地震下建筑物及生命線工程易損性結(jié)果，評估地震次生災(zāi)害、人員傷亡、經(jīng)濟(jì)損失，建立不同烈度地震下的大城市三維震害情景，在此基礎(chǔ)上制定針對不同等級地震的應(yīng)急處置措施和具體方案，給出救援物資需求、分析醫(yī)療救護(hù)力量、分析災(zāi)民安置與避險(xiǎn)避難方案等具體行動(dòng)處置措施，并將成果集成到地震災(zāi)害情景構(gòu)建云平臺。實(shí)現(xiàn)在不同地震作用下的地震災(zāi)害情景、災(zāi)害處置對策以及救援力量物資的分析與展示功能，同時(shí)通過多種媒介和手段進(jìn)行宣傳和推廣。

4.1 三維綜合展示

三維綜合展示系統(tǒng)基于基礎(chǔ)二、三維數(shù)據(jù)，提供相關(guān)工具在三維實(shí)景地圖的基礎(chǔ)上對地圖化的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行地圖查看、屬性查看、空間分析等工作。實(shí)景地圖以共享數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，提供內(nèi)容管理、視圖管理、瀏覽管理、統(tǒng)計(jì)分析、測量工具、標(biāo)注工具、分析工具、演示工具等(圖5)。

圖5 三維綜合展示功能

4.2 災(zāi)害情景構(gòu)建

地震災(zāi)害情景構(gòu)建以三維數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過模擬計(jì)算震后的建筑物、生命線工程的破壞情景，推演次生災(zāi)害影響等，動(dòng)態(tài)模擬大城市在地震發(fā)生后的受災(zāi)情況，系統(tǒng)可全局、立體、直觀的展示出城市受災(zāi)情景，為震后應(yīng)急救援提供有效地幫助。

(1)數(shù)據(jù)概覽。數(shù)據(jù)概覽支持全研究區(qū)域、多種交互方式的單體建筑物數(shù)據(jù)、生命線工程、次生災(zāi)害、經(jīng)濟(jì)人口、對策分析等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)查詢及展示，其中建筑基本信息包括建筑年代、地理位置、結(jié)構(gòu)類型、高度、層數(shù)、設(shè)防等數(shù)據(jù)以3D方式直觀展示(圖6)。

(2)地震危險(xiǎn)性分析。查看分析測區(qū)相關(guān)的三維地震地質(zhì)構(gòu)造，包括地貌、工程地震場地條件、地震小區(qū)劃、砂土液化預(yù)測、工程地質(zhì)分布和巖土分布等，點(diǎn)擊可以查看對應(yīng)的專題圖信息。

(3)震害分析評估。在設(shè)定地震參數(shù)或選擇典型地震案例后，基于所給參數(shù)和地震烈度模型，基于三維空間數(shù)據(jù)，模擬地震烈度圖，以此完成對建筑物、生命線工程、次生災(zāi)害源的震害分析，并對人員傷亡、經(jīng)濟(jì)損失、高危害區(qū)域做出評估，為救援力量、救援物資需求提出輔助參考(圖7)。

圖6 數(shù)據(jù)概覽功能

圖7 系統(tǒng)部分功能

建筑物震害模擬?；跀?shù)據(jù)模型，提供多種統(tǒng)計(jì)方式，包括所有建筑數(shù)量、重要建筑數(shù)量，以及分析各烈度范圍內(nèi)建筑物的受損數(shù)量、建筑破壞程度分布情況。在輸入地震信息后，可對地震區(qū)域范圍內(nèi)受災(zāi)建筑樓宇群進(jìn)行地震晃動(dòng)模擬，以三維可視化方式對建筑受力狀態(tài)進(jìn)行仿真，可為人員疏散、建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性提供高效直觀評估。

生命線工程震害模擬。對生命線工程進(jìn)行震害預(yù)測，包括地下系統(tǒng)：供水、供氣、電力、通訊，以及交通設(shè)施：主干道、橋梁、隧道。

次生災(zāi)害震害評估。主要評估危險(xiǎn)化學(xué)品、易燃易爆品、油庫、加油站等容易造成二次災(zāi)害的地物，在地震中可能遭受的損失，及其對周邊的影響。

經(jīng)濟(jì)損失與人員傷亡評估。依據(jù)建筑物和生命線工程的風(fēng)險(xiǎn)評估結(jié)果，對地震造成的經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)損失與人員傷亡進(jìn)行評估，并按照行政區(qū)、街道和烈度范圍進(jìn)行分別統(tǒng)計(jì)。

(4)輔助決策。開展地震災(zāi)害救援力量需求評估、救援物資需求以及次生災(zāi)害震害等應(yīng)急預(yù)案的調(diào)用和分析，提供地震災(zāi)害應(yīng)急輔助決策功能。根據(jù)地震結(jié)果識別重點(diǎn)災(zāi)區(qū)，統(tǒng)計(jì)災(zāi)區(qū)內(nèi)受災(zāi)情況，并支持設(shè)定相應(yīng)的救災(zāi)方案和地圖標(biāo)繪。

(5)震災(zāi)預(yù)防。運(yùn)用三維數(shù)據(jù)可視化顯示地震數(shù)據(jù)三維空間信息及時(shí)空變化關(guān)系的狀況。根據(jù)建筑物、生命線工程震害情況，提供建筑處理建議和管線薄弱環(huán)境，支持根據(jù)街道和處理方案進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)。

(6)地震知識庫。匯聚歷史地震目錄、地震法律法規(guī)，借助多媒體形式，為公眾提供地震基礎(chǔ)知識、防震應(yīng)急救護(hù)、災(zāi)害預(yù)防等科普信息，從政府到人民，從科研到公眾的全方位地震教育覆蓋。支持資料查詢、傳播、下載、打印、輸出等功能，傳播形式包括文本、圖片、視頻等。

4.3 系統(tǒng)管理

系統(tǒng)管理員可對系統(tǒng)的資源和運(yùn)行進(jìn)行配置、控制和管理，包括用戶身份管理、系統(tǒng)資源配置、系統(tǒng)運(yùn)行的異常處理，支持管理本地和(或)異地災(zāi)難備份與復(fù)盤等。同時(shí)具備用戶管理、組織機(jī)構(gòu)管理、角色管理、權(quán)限管理、審批管理、日志管理、模型參數(shù)管理以及元數(shù)據(jù)管理等功能。

5 結(jié)束語

基于地震風(fēng)險(xiǎn)評估的大城市建筑抗震性能排查與情景構(gòu)建系統(tǒng)在集成基礎(chǔ)電子地圖、遙感影像圖、高精度實(shí)景三維數(shù)據(jù)、建筑物基本信息、生命線系統(tǒng)數(shù)據(jù)、次生災(zāi)害數(shù)據(jù)等多源數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，開展地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估模型分析計(jì)算，推演評估地震災(zāi)害情景，并構(gòu)建超大城市實(shí)景三維孿生底座，實(shí)現(xiàn)對城市地震災(zāi)害情景進(jìn)行三維仿真模擬，可服務(wù)于震災(zāi)防御和城市規(guī)劃建設(shè)，促進(jìn)城市治理體系和治理能力現(xiàn)代化。應(yīng)用優(yōu)選指標(biāo)體系和優(yōu)化決策理論算法構(gòu)建優(yōu)化決策模型，評估城市地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)薄弱環(huán)節(jié)，可服務(wù)于決策者指揮地震災(zāi)害救援，有效提高救援能力和救援效率。