災(zāi)評新技術(shù)在云龍50級地震烈度調(diào)查中的應(yīng)用

周洋+明小娜+楊艷珠+張方浩+杜浩國

摘要：通過介紹2016年5月18日云龍50級地震烈度調(diào)查與分布，分析了此次地震中云南地震現(xiàn)場災(zāi)害損失調(diào)查系統(tǒng)和無人機(jī)技術(shù)在地震現(xiàn)場調(diào)查與災(zāi)害損失計算、災(zāi)民安置與政府救災(zāi)決策中的應(yīng)用情況。針對云南省地勢高低起伏大、山區(qū)村落分散、交通通行條件較差以及地震災(zāi)害損失調(diào)查時間緊、任務(wù)重的情況，現(xiàn)場災(zāi)害損失調(diào)查系統(tǒng)以及無人機(jī)技術(shù)的應(yīng)用在地震現(xiàn)場災(zāi)害損失調(diào)查工作中具有重要意義。

關(guān)鍵詞：云龍地震；烈度分布；現(xiàn)場調(diào)查系統(tǒng)；旋翼無人機(jī)

中圖分類號：P31595文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1000-0666（2017）01-0161-06

0引言

2016年5月18日00時48分47秒，云南省大理市云龍縣（2610°N，9958°E）發(fā)生50級地震，震源深度15 km。宏觀震中位于長新鄉(xiāng)多衣樹—花三地一帶，極震區(qū)烈度為Ⅵ度。災(zāi)區(qū)主要涉及云龍縣的長新鄉(xiāng)、白石鎮(zhèn)、檢槽鄉(xiāng)、關(guān)坪鄉(xiāng)，洱源縣的西山鄉(xiāng)、喬后鎮(zhèn)和劍川縣的象圖鄉(xiāng)共7個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，27個行政村（社區(qū)）。地震造成村鎮(zhèn)民用房屋破壞，生命線工程及水利等基礎(chǔ)設(shè)施損壞。地震中無人員死亡，4人受傷，10 768戶共34 590人受災(zāi)。

地震發(fā)生后，云南省地震局第一時間啟動地震應(yīng)急Ⅲ級響應(yīng)。省、州、縣三級地震部門共47人組成云南云龍50級地震現(xiàn)場指揮部，開展地震應(yīng)急現(xiàn)場處置工作。5月18～20日，地震災(zāi)評及科考隊l8名災(zāi)評人員對云龍縣、洱源縣、劍川縣的部分鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）進(jìn)行了災(zāi)情調(diào)查。①

新形勢下，政府在地震應(yīng)急決策時對災(zāi)情信息的準(zhǔn)確性、時效性要求越來越高，對災(zāi)情信息的內(nèi)容要求更加豐富（明小娜等，2015），無人機(jī)的高分辨率遙感影像能夠為災(zāi)害應(yīng)急、損毀評估等工作提供客觀翔實的數(shù)據(jù)（溫奇等，2012），基于無線通信的調(diào)查系統(tǒng)可以向指揮部提供實時的災(zāi)情和調(diào)查信息以做出科學(xué)的決策，對相關(guān)人員或資源進(jìn)行合理的指揮與調(diào)度，從而提高區(qū)域應(yīng)急指揮的效率和救援能力（劉軍等，2014）?；诩堎|(zhì)表格收集整理災(zāi)情的傳統(tǒng)方法具有用人多、耗時長、任務(wù)重等缺點，已不能完全滿足快速制定應(yīng)急措施、實施救災(zāi)決策的需要。云南省地震局一直致力于防震減災(zāi)領(lǐng)域的新技術(shù)、新方法在防震減災(zāi)領(lǐng)域的應(yīng)用研究，根據(jù)新技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀和未來災(zāi)評工作發(fā)展需要，此次地震應(yīng)急中現(xiàn)場工作隊?wèi)?yīng)用云南省地震現(xiàn)場災(zāi)害損失調(diào)查系統(tǒng)和無人機(jī)技術(shù)開展地震應(yīng)急工作。本文介紹了2016年5月18日云龍50級地震烈度與分布，探討了災(zāi)評新技術(shù)在此次地震現(xiàn)場工作中的應(yīng)用。

1烈度調(diào)查及分布

本次地震災(zāi)區(qū)位于云南省西部，大理州西北部，涉及大理州的云龍縣、洱源縣及劍川縣。災(zāi)區(qū)地處橫斷山脈，境內(nèi)山嶺縱橫、層巒疊嶂，地形及地理位置特殊，交通通行條件較差、道路運載能力有限。地震現(xiàn)場災(zāi)害調(diào)查和烈度評定工作以《地震現(xiàn)場工作第3部分：調(diào)查規(guī)范》（GB/T 182083—2011）、《中國地震烈度表》（GB/T17742—2008）為技術(shù)指導(dǎo)和評定依據(jù)。災(zāi)評與科考隊總計調(diào)查了127個居民點震害情況，在此基礎(chǔ)上，參考其他工程結(jié)構(gòu)震害、地震地質(zhì)背景、強(qiáng)震動記錄、余震展布、震源機(jī)制解等資料（盧永坤等，2014；周光全等，2006），并結(jié)合災(zāi)區(qū)無人機(jī)航拍影像等資料，圈定了本次地震烈度分布（圖1）。本次地震極震區(qū)烈度為Ⅵ度，宏觀震中位于長新鄉(xiāng)多衣樹—花三地一帶，等震線長軸方向總體呈北北西向。Ⅵ度區(qū)東起洱源縣西山鄉(xiāng)山高村小組，西至云龍縣檢槽鄉(xiāng)清文村附近，北自劍川縣象圖鄉(xiāng)松平—石登一帶，南至云龍縣關(guān)坪鄉(xiāng)酸坪—勝利一帶，總面積約790 km2，其中，云龍縣580 km2，涉及長新鄉(xiāng)、白石鎮(zhèn)、檢槽鄉(xiāng)、關(guān)坪鄉(xiāng)；洱源縣150 km2，涉及西山鄉(xiāng)、喬后鎮(zhèn)；劍川縣60 km2，涉及象圖鄉(xiāng)。Ⅵ度區(qū)以外，云龍縣團(tuán)結(jié)鄉(xiāng)、寶豐鄉(xiāng)、諾鄧鎮(zhèn)，劍川縣彌沙鄉(xiāng)、沙溪鎮(zhèn)、馬登鎮(zhèn)，永平縣、蘭坪縣等個別鄉(xiāng)鎮(zhèn)少數(shù)民房遭受輕微破壞。2016地震研究40卷第1期周洋等：災(zāi)評新技術(shù)在云龍50級地震烈度調(diào)查中的應(yīng)用2災(zāi)評新技術(shù)在地震災(zāi)區(qū)的應(yīng)用

對地震應(yīng)急工作而言，新技術(shù)的應(yīng)用核心就是提高工作時效，在此基礎(chǔ)上結(jié)合業(yè)務(wù)特性進(jìn)行專業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用拓展。本次地震應(yīng)急中，運用云南地震現(xiàn)場災(zāi)害損失調(diào)查系統(tǒng)獲取地震災(zāi)情、進(jìn)行地震烈度調(diào)查和災(zāi)害損失評估計算，運用旋翼無人機(jī)開展小區(qū)域?qū)Φ赜^測，完成災(zāi)民安置點核查。新技術(shù)相對于傳統(tǒng)方法能夠更快速、更直觀地開展工作，提高了工作效率，確保了工作成果。

21云南地震現(xiàn)場災(zāi)害損失調(diào)查系統(tǒng)

云南地震現(xiàn)場災(zāi)害損失調(diào)查系統(tǒng)以服務(wù)地震災(zāi)害損失調(diào)查與評估工作為出發(fā)點，依托互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、移動通信技術(shù)、地理信息技術(shù)及其他軟硬件設(shè)備，實現(xiàn)地震現(xiàn)場災(zāi)情速報、災(zāi)情調(diào)查與評估、工作成果展示、指揮調(diào)度等功能，從而提高了災(zāi)害損失評估工作效率和質(zhì)量。該系統(tǒng)包括移動端軟件和服務(wù)器端軟件，移動端主要為現(xiàn)場調(diào)查人員提供便捷獲取災(zāi)情、快速上報、及時溝通等服務(wù)，包含基礎(chǔ)信息、災(zāi)害調(diào)查、資料共享等功能；服務(wù)器端軟件主要為指揮人員和專家組提供指揮調(diào)度、災(zāi)情查看編輯、數(shù)據(jù)匯總導(dǎo)出等服務(wù)，包含科技成果、災(zāi)情展示、災(zāi)情匯總、評估計算等功能（圖2）。本次地震主要應(yīng)用了該系統(tǒng)中的災(zāi)情調(diào)查、災(zāi)情展示、損失評估計算等功能，對地震烈度調(diào)查和應(yīng)急工作起到一定的輔助作用。

211災(zāi)情調(diào)查與展示

云南地震現(xiàn)場災(zāi)害損失調(diào)查系統(tǒng)遵循國家地震現(xiàn)場調(diào)查工作規(guī)范設(shè)計調(diào)查表，調(diào)查點數(shù)據(jù)收集的內(nèi)容包括：各調(diào)查點概況（調(diào)查點名稱、位置、戶數(shù)、面積等），房屋建筑破壞面積，人員傷亡數(shù)量，生命線工程、地震次生災(zāi)害、地震地質(zhì)災(zāi)害破壞情況及震害照片描述（圖3）。在有網(wǎng)絡(luò)的情況下，移動端通過災(zāi)情調(diào)查功能可實現(xiàn)調(diào)查點信息的實時采集與傳輸；在無網(wǎng)絡(luò)的情況下，移動端通過離線形式登陸完成調(diào)查點信息的采集、錄入及緩存，待有網(wǎng)絡(luò)時自動將調(diào)查點信息傳回指揮部。服務(wù)器端調(diào)查點信息可在基礎(chǔ)地圖上實時展示，包括人員傷亡、房屋倒塌、生命線工程破壞信息、次生災(zāi)害信息以及其他災(zāi)情信息。由于本次地震災(zāi)區(qū)受地形地勢限制，城區(qū)移動通信信號覆蓋率較高，山區(qū)移動通信信號較差，在縣界交接處的山地林間基本處于無信號的狀態(tài)，移動端上報數(shù)據(jù)出現(xiàn)數(shù)據(jù)無法傳輸或傳輸不完全情況，所以只有部分調(diào)查點數(shù)據(jù)通過該系統(tǒng)移動終端上報，其余調(diào)查點數(shù)據(jù)通過網(wǎng)頁填報方式上報，服務(wù)器端接收并展示調(diào)查數(shù)據(jù)（圖4）。借助于災(zāi)情展示功能，現(xiàn)場指揮部可以實時掌握每個調(diào)查點的基本信息、破壞情況以及調(diào)查點空間分布格局，適時進(jìn)行調(diào)查路線的增補(bǔ)和調(diào)整。本次地震災(zāi)情調(diào)查中通過移動終端上傳7個調(diào)查點信息，現(xiàn)場指揮部對調(diào)查點分布情況進(jìn)行分析后對災(zāi)區(qū)洱源縣西山鄉(xiāng)、喬后鎮(zhèn)采取了調(diào)查點補(bǔ)充工作。

212調(diào)查點信息匯總

該調(diào)查系統(tǒng)對已上傳的調(diào)查點信息按調(diào)查點烈度和房屋破壞信息2種形式進(jìn)行分類、統(tǒng)計、匯總，為災(zāi)害損失計算與災(zāi)評報告編寫整合基礎(chǔ)資料。調(diào)查點烈度信息匯總于表1，其中包含了各調(diào)查點名稱、調(diào)查點坐標(biāo)、調(diào)查點烈度和調(diào)查人信息，依據(jù)該表內(nèi)容，借助于GIS平臺，可開展調(diào)查烈度繪制工作。調(diào)查點詳細(xì)信息（圖5）包含了單個調(diào)查點的類型、坐標(biāo)、人口、戶數(shù)、各類型房屋破壞情況等數(shù)據(jù)內(nèi)容以及調(diào)查點典型破壞圖片、視頻信息。調(diào)查點詳細(xì)信息為災(zāi)害損失評估計算提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

213損失評估計算

根據(jù)《地震現(xiàn)場工作第4部分：災(zāi)害直接損失評估》（GB/T 182084—2011）的規(guī)定，借助于調(diào)查點的房屋建筑結(jié)構(gòu)、房屋破壞等級等信息，結(jié)合災(zāi)區(qū)人口、人均建筑面積、房屋結(jié)構(gòu)比、重置單價等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，通過數(shù)學(xué)模型計算出各個評估區(qū)的房屋破壞面積和經(jīng)濟(jì)損失。數(shù)學(xué)模型設(shè)計時，按不同評估區(qū)統(tǒng)計計算各行政單元震害系數(shù)，一方面中和了行政單元內(nèi)抽樣點數(shù)量不均問題（盧永坤等，2011；周光全，2011），另一方面減輕了工作量，計算結(jié)果不會引起偏差。該系統(tǒng)根據(jù)地震事件和行政區(qū)劃建立不同評估區(qū)，各評估區(qū)選擇調(diào)查點進(jìn)行分類計算（圖6），計算結(jié)果以EXCEL表格形式導(dǎo)出，可直接用于編寫災(zāi)害損失評估報告。22旋翼無人機(jī)

旋翼無人機(jī)具有體積小、靈活輕便、易于操控、圖像清晰、處理相對簡單等特點。重大自然災(zāi)害發(fā)生之后，在信息中斷交通受阻的情況下，使用無人機(jī)可快速獲取地理、資源、環(huán)境、災(zāi)害等空間遙感信息，非常適合于自然災(zāi)害發(fā)生后的災(zāi)情獲取和評估工作（陸博迪等，2011）。

云南省地震局首次將旋翼無人機(jī)技術(shù)應(yīng)用于本省地震應(yīng)急救災(zāi)工作，在此次地震中，根據(jù)現(xiàn)場指揮部安排和當(dāng)?shù)卣枨?，現(xiàn)場工作隊攜帶旋翼無人機(jī)前往極震區(qū)云龍縣長新鄉(xiāng)新塘村委會多衣樹村（安置農(nóng)戶18戶、村民76人），航拍災(zāi)民安置工作影像。旋翼無人機(jī)共采集了極震區(qū)災(zāi)民安置影像47幅和約1G的高清視頻資料，利用圖像拼接軟件Pix4D快速制作多衣樹村災(zāi)民安置航拍影像圖（圖7）。從圖7可見，災(zāi)民安置點地勢平坦、開闊，遙感圖像上淺藍(lán)色、大小一致、規(guī)則排列的建筑物為災(zāi)民安置帳篷（紅色橢圓區(qū)內(nèi)）。政府根據(jù)航拍影像，可核實各安置點地理位置選擇是否合理、已安置帳篷的數(shù)量，根據(jù)每頂帳篷理論安置人數(shù)估算災(zāi)區(qū)被安置的人員數(shù)量、生活物資發(fā)放數(shù)量，從而為地方政府指揮部署和制定災(zāi)民安置、救災(zāi)物資需求方案提供一定依據(jù)。

同時，現(xiàn)場工作隊對云龍縣城區(qū)進(jìn)行航拍，共拍攝800多幅高清影像，通過軟件拼接處理制作了云龍縣城區(qū)震后遙感影像圖（圖8），儲備了第一手震后縣城無人機(jī)影像基礎(chǔ)資料。此外，還對城區(qū)地標(biāo)建筑進(jìn)行360°拍攝，并進(jìn)行三維拼圖，初步探索了無人機(jī)小區(qū)域航拍、單體建筑三維拍攝方面的應(yīng)用。

3結(jié)論

在本次地震中，由于地質(zhì)環(huán)境和歷史地震原因，民房出現(xiàn)震害疊加現(xiàn)象，運用新方法、新技術(shù)獲取災(zāi)情，進(jìn)行災(zāi)害調(diào)查，對地震現(xiàn)場應(yīng)急工作全面掌握災(zāi)區(qū)情況、提高災(zāi)評工作效率起到了重要作用。

（1）震害特征分析：本次地震中災(zāi)區(qū)民房土木結(jié)構(gòu)占比較高，達(dá)到80%以上，破壞以墻體開裂或老裂加寬、加長為主；災(zāi)區(qū)處在云嶺橫斷山脈地區(qū)，多數(shù)村組坐落在大于25°的坡地，部分建筑物破壞邊坡效應(yīng)明顯；震區(qū)近年先后發(fā)生過2013年3月3日的洱源55級地震、4月17日洱源50級地震、2016年2月8日洱源46級地震，部分民房在前述幾次地震中已經(jīng)遭到破壞，根據(jù)現(xiàn)場抽樣調(diào)查和無人機(jī)低空航拍影像綜合分析，發(fā)現(xiàn)存在地震震害疊加現(xiàn)象。

（2）云南地震現(xiàn)場災(zāi)害損失調(diào)查系統(tǒng)的應(yīng)用，在一定程度上提高了地震現(xiàn)場災(zāi)害調(diào)查效率。①該系統(tǒng)按照《地震現(xiàn)場工作第3部分：調(diào)查規(guī)范》（GB/T182083—2011）設(shè)計調(diào)查表內(nèi)容，與傳統(tǒng)調(diào)查方法（先紙質(zhì)手稿記錄、再人工整理電子表格錄入）相比，實現(xiàn)了調(diào)查表格式化、規(guī)范化錄入，有效節(jié)省了資料整理時間；②系統(tǒng)按照《地震現(xiàn)場工作第4部分：災(zāi)害直接損失評估》（GB/T 182084—2011）開展災(zāi)害損失初評估計算，在輸入災(zāi)區(qū)房屋基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（不同結(jié)構(gòu)類型房屋建筑面積）、重置單價、損失比和選擇抽樣調(diào)查點的情況下，系統(tǒng)自動按評估區(qū)計算各結(jié)構(gòu)類型建筑物在不同破壞等級下的破壞比，在此基礎(chǔ)上按不同行政區(qū)統(tǒng)計出民房、教育、衛(wèi)生、公房的直接經(jīng)濟(jì)損失，并生成相關(guān)報表，縮減了計算時間；③調(diào)查點信息采集不受網(wǎng)絡(luò)限制，在無網(wǎng)絡(luò)的情況下，調(diào)查點內(nèi)容緩存在系統(tǒng)中，當(dāng)有網(wǎng)絡(luò)時，系統(tǒng)后臺自動將調(diào)查數(shù)據(jù)傳回指揮部，縮短了資料回傳時間，有利于現(xiàn)場指揮部快速、直觀了解調(diào)查點空間分布以及受災(zāi)嚴(yán)重程度，為地震災(zāi)害調(diào)查現(xiàn)場指揮決策提供有力依據(jù)。

（3）云南省地勢高低起伏大、經(jīng)濟(jì)水平相對落后，山區(qū)村落分散，山谷、山腰均有分布，大部分地區(qū)交通通行條件較差、道路運載能力有限，地震后常伴有山體滑坡、滾石等次生災(zāi)害，極易出現(xiàn)交通堵塞、道路中斷情況，房屋震害單點調(diào)查耗時耗力，利用無人機(jī)技術(shù)，可實現(xiàn)小區(qū)域影像快速獲取，并通過目視判讀了解航拍區(qū)建筑物、次生災(zāi)害和生命線工程毀損情況，有利于快速掌握解航拍區(qū)受災(zāi)程度；此外，對于較大的破壞性地震，可從影像上直接判讀倒塌、嚴(yán)重破壞的建筑物，從而提高現(xiàn)場災(zāi)害調(diào)查工作效率。

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