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基于GIS和遥感的城市震害损失评估系统的开发和初步应用

作　者: 宋晓宇
导　师: 孙宝生；单新建
学　校: 新疆大学
专　业: 矿产普查与勘探
关键词: 地理信息系统遥感地震灾害损失评估高分辨率卫星影像
分类号: X43
类　型: 硕士论文
年　份: 2002年
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内容摘要

近年来，遥感技术与地理信息系统技术的发展几乎给所有的地学研究领域都带来了巨大的影响，震害损失预估评估研究也不例外。遥感技术（RS）以它那快速、低廉、实时的特点为研究者提供着巨量的有关现实世界的数据，为人们观察和理解世界提供了新的视野和思维空间，遥感技术己成为震害评估研究中不可替代的重要手段。地理信息系统（GIS）的空间数据管理功能，空间分析和建模能力、空间数据可视化和制图功能给震害预估评估及防震减灾研究提供了强大的功能齐全的理想工具。地理信息系统和遥感技术的集成应用必将能够大大促进震害损失预估评估的发展。本文正是在这样一种背景下，开展了城市震害损失预估系统的研制，并选取京西北地区为试验区进行了试验研究和探索。本文在第一章中介绍了地震灾害损失预测研究的国内外现状，该项研究的意义、研究的内容、方法以及本文的主要研究内容和技术路线；第二章介绍了遥感技术的内容特点、遥感技术与GIS技术的集成应用、遥感技术在震害评估研究中的重要作用以及前景优势；第三章从介绍地理信息系统的基本原理入手，依次介绍了地理信息系统的基本概念、地理信息系统的主要功能、研究内容、数据结构以及地理信息系统的开发技术，最后详细介绍了地理信息系统在震害损失预估研究中的应用。第四章、第五章是本文的技术核心内容。第四章介绍了整个震害损失预估评估系统的设计及系统的模型研究，以及系统开发的软硬件环境、系统采用的GIS软件组件技术方案、系统的总体模型结构、以及相关计算模型，对于系统所采用的地理信息系统二次开发控件一一一一Mapobjects20，本章也进行了较为详细的介绍，具体内容包括 Mapobjects20的结构、对象、特点、数据结构、功能接口等。在分析了震害损失预估评估的具体需求及系统所采用的技术方案的基础上，本文在第五章提出了系统功能模块的建设方案，介绍了系统GIS功is模块和系统应用模块的建立，详细介绍了系统所实现的具体功能以及功能实现的技术要点，最后介绍了系统的性能特点及主界面形式。第六章是实例研究，以京西北地区 18县、4区、两市共 228个乡镇为研究对象，在研究区地震危险性及设定地震研究的基础上，系统既可根据地震危险性分析结果确定设定地震，又可随机圈定设定地震，以最大限度的适应当前地震危险性分析的不确定性，在系统建立的研究区人员伤亡、建筑物毁坏、以及研究区经济损失评估的计算模型的基础上，通过运行震害损失预估评估系统，最终得到了研究区在设定地震中的人员伤亡（包括死亡人数、重伤、轻伤及无家可归人员）的预测结果，以及建筑物损伤（包括不同类型建<WP=5>筑物毁坏、严重破坏、中等破坏和轻微破坏）和研究区经济损失的预测结果。结果表明，通过震害损失预估评估系统对地震灾害损失做快速评估预估是减少地震损失的一个有效途径，所给出的人员伤亡、经济损失、建筑物破坏和无家可归人数等评估结果，对于组织抢险救灾及灾区重建都具有十分重要的意义。第七章介绍了高分辨率卫星影像在震害损失预估评估中的初步应用，以北京地区影像为主要数据源，通过ffis变换、城市建筑物高程信息提取、城市纹理信息提取等图像处理过程，采用上下文分类的图像分类方法，获取了不同信息组合的分类结果，通过对这组结果的分析对比，对高分辨率影像在震害基础信息调查的潜力做出了评估。第八章对全文做了总结，概括了文章的特点及不足之处，同时提出了几个今后需要进一步进行研究的问题。

全文目录

引言  12-14
第一章地震灾害损失评估研究现状  14-22
  1．地震灾害损失评估研究及其意义  14-19
    1．1 地震灾害损失评估研究  14-18
      1．1．1 地震灾害损失预测研究的内容  15-16
      1．1．2 地震灾害损失预测研究的类型  16-18
      1．1．3 影响地震灾害损失大小的因素  18
    1．2 地震灾害评估研究的意义  18-19
  2．国内外研究现状  19-20
  3．本文的研究内容与技术路线  20-22
    3．1 本文的研究内容  20-21
    3．2 本文的技术路线  21-22
第二章遥感技术的特点及其在震害评估中的应用  22-31
  1．   遥感技术的内容和特点  22-24
  2．遥感技术与GIS技术的集成应用  24-27
    2．1 遥感数据作为地理信息系统的数据源  25-26
    2．2 地理信息系统为遥感提供空间数据管理和分析手段  26-27
    2．3 地理信息系统与遥感影像的结合方式  27
  3．遥感技术在震害评估中的应用现状  27-28
  4．   遥感信息源在震害评估应用中的优势  28-29
  5．   遥感技术在震害评估中的应用前景  29-31
    5．1 震灾遥感技术发展的新契机  29-30
    5．2 遥感信息源在震害评估应用中的不足  30-31
第三章地理信息系统的基本原理及其在震害评估中的应用  31-40
  1．   地理信息系统的基本原理  31-33
    1．1 基本概念  31
    1．2 地理信息系统的功能  31-33
    1．3 地理信息系统的研究内容  33
  2．   地理信息系统的数据结构  33-35
    2．1 空间数据的基本特点  34
    2．2 栅格数据的特点  34
    2．3 矢量数据的特点  34
    2．4 栅格数据结构与矢量数据结构的对比  34-35
  3．   地理信息系统的开发  35-37
    3．1 应用型GIS开发的三种实现  35-36
    3．2三种实现方式的分析与比较  36-37
  4．   地理信息系统在我国的发展现状  37-38
  5．地理信息系统在震害评估中的应用  38-40
    5．1 地理信息系统在震害评估中的应用方向  38
    5．2 地理信息系统在震害评估应用中的优势  38-40
第四章地震灾害损失预估评估GIS系统的设计及模型研究  40-54
  1．   系统设计原则  40
  2．   系统结构设计  40-41
  3．系统设计的软硬件环境  41-42
  4．   系统采取的技术方案  42-48
    4．1 GIS软件组件技术（GISSoftwareComponent）  42-44
      4．1．1 GIS软件组件的概念  42-43
      4．1．2 GIS软件组件的特点  43-44
    4．2   MapObjects2．0的性能及特点  44-48
      4．2．1 MapObjects2．0的结构  44
      4．2．2 Mapobjects2．0的对象  44-45
      4．2．3 Mapobjects2．0的数据结构  45-46
      4．2．4 Mapobjects2．0的特点  46-47
      4．2．5 Mapobjects2．0的功能接口  47-48
  5．   系统的总体模型结构  48-54
    5．1 系统总体模型组成  48
    5．2 系统模型简介  48-54
      5．2．1 地震危险性分析模型  48-50
      5．2．2 设定地震研究模型  50
      5．2．3 地震灾害损失评估模型  50-54
第五章地震灾害损失预估GIS系统的实现与功能  54-64
  1．   系统功能模块的建立  54-56
    1．1 系统实现的基本思路  54
    1．2 基本GIS功能模块的建立  54
    1．3 震害损失预估系统应用模块的建立  54-56
  2．   系统实现的功能详述  56-57
  3．   系统功能实现的技术要点  57-63
    3．1 显示具有多个地图层的地图  57-59
    3．2 产生和编辑图形数据  59
    3．3 配准栅格图像文件  59-60
    3．4 图层切割  60-62
    3．5 显示图形特征  62
    3．6 显示标注字符  62-63
  4．   系统性能特点及界面形式  63-64
第六章实例研究-京西北地区震害预估评估研究  64-92
  1．研究目的  64
  2．研究区资料获取  64-69
    2．1 研究区的基础数据库  错误!未定义书签?  65-68
    2．2 研究区的影像数据  68-69
  3．   研究区地震危险性分析及设定地震研究  69-80
    3．1 研究区地震危险性分析  69-76
      3．1．1 研究区地震活动趋势分析  69-71
      3．1．2 研究区地震区?带划分  71-72
      3．1．3 研究区潜在震源区划分  72-74
      3．1．4 地震活动性参数确定  错误!未定义书签?  74-76
      3．1．2 研究区地震烈度及地震动衰减关系  76
    3．2 研究区设定地震研究  76-80
  4．   研究区震害人员伤亡损失预估结果  80
  5．研究区建筑物破坏的预测研究  80-88
    5．1 研究区内主要建筑物类型及其易损性分析模型  80-87
    5．2 研究区主要建筑物易损性预测结果  87-88
  6．研究区震害经济损失预估  88-92
    6．1 直接经济损失  88-89
    6．2 直接经济损失参数的确定  89-91
    6．3 研究区直接经济损失预估结果  91-92
第七章高分辨率卫星影像在城市建筑物识别中的初步应用  92-100
  1．资料来源  92
    1．1 影像资料  92
    1．2 实际调查资料与分析  92
  2．图像处理方法  92-97
    2．1 HIS变换  92-93
    2．2 建筑物高程信息提取  93-94
    2．3 纹理信息提取  94-96
    2．4 处理流程  错误!未定义书签?  96-97
  3．分类过程及结果  97-99
    3．1 分类过程  97
    3．2 分类结果  97-99
      3．2．1 利用光谱信息分类结果  97-98
      3．2．2 光谱信息与高程信息参与分类结果  98
      3．2．3 光谱信息与纹理信息参与分类结果  98
      3．2．4 光谱信息?高程信息与纹理信息参与分类结果  98-99
  4．结论与认识  99-100
第八章结语  100-102
  1．本文的特点  100-101
  2．存在问题和今后发展方向  101-102
参考文献  102-128
  附录1．研究区设定地震震害人员伤亡情况估算结果  105-107
  附录2．附部分源程序代码  107-109
  附录3．系统界面及震害评估专题图  109-128

基于GIS和遥感的城市震害损失评估系统的开发和初步应用

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