《汶川地震建筑物震害遙感解譯圖集》的編制*

王曉青

(中國(guó)地震局地震預(yù)測(cè)研究所，北京100036)

2008年5月12 日四川汶川8.0級(jí)地震造成了慘重的人員傷亡和巨大的經(jīng)濟(jì)損失［1］。由于地震災(zāi)害主要發(fā)生在山區(qū)，且涉及范圍廣，給應(yīng)急救援和損失評(píng)估等工作造成了很大困難。為此，中國(guó)地震局地震預(yù)測(cè)研究所等單位根據(jù)國(guó)內(nèi)外有關(guān)單位、公司等提供的大量災(zāi)區(qū)震后及部分震前航空和衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，迅速開展了遙感數(shù)據(jù)的應(yīng)急處理分析和研究，這些工作在災(zāi)害監(jiān)測(cè)、應(yīng)急指揮與搶險(xiǎn)救援、災(zāi)害調(diào)查、損失評(píng)估、受災(zāi)群眾安置、災(zāi)后恢復(fù)重建，以及地震破裂帶分布調(diào)查中發(fā)揮了重要作用。這次應(yīng)急遙感實(shí)踐表明，遙感技術(shù)對(duì)于破壞性地震，特別是造成重大損失的嚴(yán)重破壞性地震的震害調(diào)查是非常有效的?？焖俅_定災(zāi)區(qū)災(zāi)情信息的成功，標(biāo)志著我國(guó)利用遙感技術(shù)進(jìn)行震害監(jiān)測(cè)與評(píng)估進(jìn)入了實(shí)質(zhì)性應(yīng)用的階段。

汶川地震造成的大量工程震害現(xiàn)象，對(duì)開展工程震害科學(xué)研究，改善工程抗震能力，減輕未來地震造成的損失，具有極高的科學(xué)價(jià)值。同時(shí)，大量的震害資料記錄在遙感影像上，也為進(jìn)一步開展震害遙感定量化研究，通過地震應(yīng)急遙感分析處理提高震害快速判別能力提供了寶貴的資料。

中國(guó)地震局地震預(yù)測(cè)研究所等單位在應(yīng)急期后，立即開展了工程震害的遙感對(duì)比野外科學(xué)考察，在地震極災(zāi)區(qū)和嚴(yán)重災(zāi)區(qū)(地震烈度Ⅷ度及以上地區(qū))開展了以建筑物震害為主的現(xiàn)場(chǎng)科學(xué)考察工作，取得了大量的第一手資料。依據(jù)這些資料進(jìn)行了遙感數(shù)據(jù)處理、典型震害遙感影像分析和震害遙感判讀，開展了遙感震害與實(shí)際震害定量關(guān)系的研究以及災(zāi)區(qū)主要城鎮(zhèn)的震害遙感定量評(píng)估等工作。上述工作及其成果，不僅加深了對(duì)災(zāi)區(qū)震害的宏觀認(rèn)識(shí)，還形成了遙感地震應(yīng)急工作和科學(xué)研究工作的基本思路、工作步驟等。這些成果和經(jīng)驗(yàn)將在未來地震應(yīng)急遙感工作中發(fā)揮重要的作用。

《汶川地震建筑物震害遙感解譯圖集》［2］是在上述地震應(yīng)急工作和現(xiàn)場(chǎng)科學(xué)考察工作成果基礎(chǔ)上，突出建筑物震害編制而成的。

1 編制目的和編制原則

《汶川地震建筑物震害遙感解譯圖集》的編制目的是通過對(duì)汶川地震災(zāi)區(qū)典型建筑物震害的遙感特征表現(xiàn)描述、與地面調(diào)查結(jié)果對(duì)比分析、遙感震害分析處理方法介紹、定量化震害提取結(jié)果及其分析等，科學(xué)全面地反映災(zāi)區(qū)城市和鄉(xiāng)鎮(zhèn)的各種建筑物的震害情況和基本研究分析方法;通過大量城市和鄉(xiāng)鎮(zhèn)建筑物震害影像的展示，為相關(guān)研究提供一份較全面的建筑物震害遙感資料。

該圖集的編制遵循如下原則:

(1)有限性原則

汶川地震后相關(guān)單位從地震災(zāi)害、災(zāi)區(qū)基本情況和應(yīng)急救援、恢復(fù)重建(包括學(xué)校恢復(fù)重建)等不同角度，編制了各種圖集。本圖集僅選擇建筑物震害作為研究對(duì)象，深入探討建筑物震害的遙感特征表現(xiàn)、震害分析方法和災(zāi)區(qū)總體震害分布。

(2)科學(xué)性原則

圖集編制工作中堅(jiān)持科學(xué)性的原則，包括圖集的內(nèi)容體現(xiàn)遙感科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及其在汶川地震應(yīng)急工作中的實(shí)際應(yīng)用，涉及地震應(yīng)急遙感信息獲取技術(shù)、分析處理技術(shù)、震害提取技術(shù)和震害評(píng)估技術(shù)等。圖集的形式體現(xiàn)多樣性，采用圖文并茂、地圖和影像并舉、遙感調(diào)查與地面調(diào)查對(duì)比、圖集總體上風(fēng)格統(tǒng)一與各章節(jié)特色體現(xiàn)相結(jié)合的編制原則。

(3)知識(shí)性原則

圖集介紹了汶川地震災(zāi)害形成的各種背景、汶川地震災(zāi)情獲取主要遙感衛(wèi)星參數(shù)、各主要結(jié)構(gòu)類型建筑物的遙感震害特征表現(xiàn)和對(duì)應(yīng)的地面震害照片、震害遙感提取方法、震害定量評(píng)估方法、遙感評(píng)估的建筑物震害與實(shí)際震害以及地震烈度的關(guān)系統(tǒng)計(jì)模型與經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果、地震應(yīng)急遙感工作模式和階段劃分。圖集還介紹了地震應(yīng)急遙感分析處理業(yè)務(wù)化運(yùn)行系統(tǒng)，以及地面三維激光掃描儀在地震災(zāi)害調(diào)查與震害成因研究中的初步應(yīng)用等。圖集內(nèi)容既體現(xiàn)了作者在震害遙感研究應(yīng)用領(lǐng)域中的研究思路和分析處理方法，又采用比較簡(jiǎn)明的方式表示出來，體現(xiàn)了圖集的知識(shí)性和科普性。

(4)資料性原則

圖集展示了大量翔實(shí)的震害遙感圖像和地震現(xiàn)場(chǎng)科學(xué)考察獲取的建筑物震害等第一手資料，詳細(xì)分析了建筑物震害表現(xiàn)及其遙感影像特征、12個(gè)詳細(xì)調(diào)查區(qū)建筑物震害遙感特征和遙感定量分析結(jié)果、災(zāi)區(qū)Ⅷ度及以上地區(qū)的其他71個(gè)城市和鄉(xiāng)鎮(zhèn)的震害遙感影像及其震害定量評(píng)估結(jié)果等。大量震害遙感影像真實(shí)地全面地反映了汶川地震造成的建筑物等破壞情況，為汶川地震災(zāi)害的研究提供了珍貴的資料。

2 主要內(nèi)容

圖集主要分為四部分:

第一部分簡(jiǎn)要介紹地震發(fā)生的背景，包括災(zāi)區(qū)行政區(qū)劃、人口、地震構(gòu)造、地形地勢(shì)和地震烈度分布等。包含了地震致災(zāi)動(dòng)力、承災(zāi)體和致災(zāi)環(huán)境因素等內(nèi)容。

第二部分介紹地震災(zāi)區(qū)遙感影像獲取情況、建筑物典型震害影像特點(diǎn)及其地面實(shí)際震害表現(xiàn)。建筑物類型包括框架結(jié)構(gòu)、多層砌體結(jié)構(gòu)、底部框架結(jié)構(gòu)、一般民房、工業(yè)廠房等，此外還包括在建房屋和部分構(gòu)筑物、生命線工程等。遙感影像上建筑物按照破壞程度分為倒塌、局部倒塌和未倒塌;地面調(diào)查建筑物按照實(shí)際破壞程度分為毀壞(倒塌)、毀壞(未倒塌)、嚴(yán)重破壞、中等破壞、輕微破壞和完好。圖集通過對(duì)比展示了光學(xué)和雷達(dá)等不同傳感器，以及不同分辨率的遙感影像的震害特征表現(xiàn)差異。圖集還簡(jiǎn)要介紹了采用地面激光三維掃描儀記錄和分析建筑物震害的基本方法和初步結(jié)果。

第三部分介紹震害遙感定量評(píng)估的基本思路，給出了災(zāi)區(qū)開展詳細(xì)地面震害調(diào)查的北川縣城、汶川縣城、都江堰城區(qū)、映秀鎮(zhèn)、龍門山鎮(zhèn)、漢旺鎮(zhèn)等12個(gè)城市和鄉(xiāng)鎮(zhèn)的遙感震害判讀結(jié)果，統(tǒng)計(jì)了汶川地震災(zāi)區(qū)震害遙感定量評(píng)估經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，給出了災(zāi)區(qū)Ⅷ度及以上地震烈度區(qū)主要城市和鄉(xiāng)鎮(zhèn)震害分布圖(包括遙感震害分布圖、遙感估計(jì)的地面等效震害分布圖和遙感估計(jì)的地震烈度分布圖)，對(duì)遙感估計(jì)的地震烈度與地面調(diào)查確定的地震烈度區(qū)的一致性程度進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，結(jié)果表明遙感估計(jì)的地震烈度與地面調(diào)查確定的地震烈度完全一致的比例達(dá)到58%。地震烈度相差1度范圍內(nèi)的比例為98%，顯示了較好的一致性。

第四部分以資料的形式展示了汶川地震災(zāi)區(qū)Ⅷ度及以上地區(qū)其他71座有代表性的城市和鄉(xiāng)鎮(zhèn)的震害遙感影像圖，其中XI度區(qū)有5個(gè)，X度區(qū)有4個(gè)，IX度區(qū)有23個(gè)，Ⅷ度區(qū)有39個(gè)。對(duì)震害顯著的城市和鄉(xiāng)鎮(zhèn)同時(shí)給出了震害遙感定量估計(jì)結(jié)果圖。

3 編制過程和適用范圍

參與本圖集編制的單位主要包括中國(guó)地震局地震預(yù)測(cè)研究所、中國(guó)科學(xué)院對(duì)地觀測(cè)與數(shù)字地球科學(xué)中心等。圖集中使用的航空和衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)主要由中國(guó)科學(xué)院對(duì)地觀測(cè)與數(shù)字地球科學(xué)中心、總參測(cè)繪局、北京視寶衛(wèi)星圖像有限公司、北京天目創(chuàng)新科技有限公司、北京博思科空間信息有限公司、北京宇視藍(lán)圖信息技術(shù)有限公司、北京同天視地空間技術(shù)有限公司等提供。圖集中采用了大量地面建筑物震害調(diào)查照片，這些照片均是圖集主要編制者承擔(dān)的中國(guó)地震局“汶川8.0級(jí)地震工程震害科學(xué)考察項(xiàng)目”中“遙感震害與地面震害比對(duì)調(diào)查”專題實(shí)施時(shí)，在地震災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)科考時(shí)拍攝獲得的第一手資料。為了保證質(zhì)量，圖集是在中國(guó)地震局震災(zāi)應(yīng)急救援司的指導(dǎo)下進(jìn)行編制。在整個(gè)圖集設(shè)計(jì)、編制和成圖的過程中，召開了多次專家咨詢會(huì)，廣泛征求相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜业囊庖姾徒ㄗh。編制過程中得到馬宗晉院士、鄧起東院士等數(shù)十位專家的指導(dǎo)、提供專題成果或?qū)忛喰薷膱D集。國(guó)家汶川地震專家委員會(huì)主任馬宗晉院士親自為圖集作序。

本圖集在遙感圖像處理和震害提取分析基礎(chǔ)上，采用數(shù)字地圖編制技術(shù)和數(shù)字印刷技術(shù)等，結(jié)合現(xiàn)代平面藝術(shù)設(shè)計(jì)理念，通過整體版面式設(shè)計(jì)、內(nèi)容編排、色彩設(shè)計(jì)等，既保證了整體風(fēng)格的一致性，又保持了各部分內(nèi)容的協(xié)調(diào)性和獨(dú)特性;在具體表現(xiàn)上，采用地圖、影像、照片、圖表、文字等多種可視化表現(xiàn)手段，通過精心的頁(yè)面編排、色彩運(yùn)用等，深入細(xì)致、形象客觀地剖析了汶川地震造成的不同類型建筑物震害在高分遙感影像上的表現(xiàn)特征，城市和鄉(xiāng)鎮(zhèn)的震害分布和各種定量化分析結(jié)果等。

本圖集由地震出版社和成都地圖出版社于2010年5月聯(lián)合出版。

本圖集可供從事地震、遙感和災(zāi)害管理等方面科學(xué)研究、教學(xué)與實(shí)踐等有關(guān)單位和人員參考。

［1］鄭通彥，李洋，侯建盛，等．2008年中國(guó)大陸地震災(zāi)害損失述評(píng)［J］．災(zāi)害學(xué)，2010，25(2):112－118．

［2］中國(guó)地震局地震預(yù)測(cè)研究所，中國(guó)科學(xué)院對(duì)地觀測(cè)與數(shù)字地球科學(xué)中心．汶川地震建筑物震害遙感解譯圖集［M］．北京:地震出版社，成都:成都地圖出版社，2010．