基于遙感影像的蚌埠市房屋抗震設(shè)防能力初判

張潔 李亞龍 檀斌 馬犇 何琳

（安徽省地震局，安徽合肥 230031）

0.背景

蚌埠是安徽省重要的綜合性工業(yè)基地，市轄4個(gè)區(qū)、3個(gè)縣，總面積5951km2，蚌埠市靠近郯廬斷裂帶，建筑質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人口密集程度在安徽地區(qū)也屬于重點(diǎn)關(guān)注區(qū)域。當(dāng)前我國(guó)地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)底數(shù)不清，特別是面對(duì)全省房屋，按照傳統(tǒng)的調(diào)查模式，專業(yè)性要求高，人員和資金投入大、耗時(shí)長(zhǎng)，難以滿足新時(shí)代地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防治。按照相關(guān)工作部署，采用基于遙感影像和經(jīng)驗(yàn)估計(jì)的房屋抗震能力初判新方法，為快速摸清全國(guó)房屋分布與數(shù)量、宏觀把握房屋整體抗震能力提供了一種新的解決方案。

1.研究流程

（1）以天地圖的影像數(shù)據(jù)作為參考底圖配合Google-Earth、高德、BING、高分1號(hào)、高分2號(hào)等相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)合安徽省地震局基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，按照規(guī)定的技術(shù)流程，完成工作區(qū)內(nèi)房屋分布片區(qū)的人工標(biāo)繪，并估算每個(gè)片區(qū)內(nèi)的房屋數(shù)量；

（2）基于遙感影像數(shù)據(jù)中房屋的影像特征，按照國(guó)家局規(guī)定的判別規(guī)則，分估計(jì)抗震能力達(dá)標(biāo)、疑似抗震能力不足、疑似抗震能力嚴(yán)重不足3個(gè)等級(jí)，初步判別每個(gè)片區(qū)房屋的抗震能力；

（3）初判成果按照統(tǒng)一的經(jīng)緯度WGS84地理坐標(biāo)系，形成“房屋抗震能力分區(qū)”面狀矢量數(shù)據(jù)圖層，對(duì)矢量數(shù)據(jù)圖層進(jìn)行分析然后選擇調(diào)研點(diǎn)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，通過調(diào)研對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行修正、質(zhì)量檢測(cè)，質(zhì)量檢測(cè)合格后匯交至中國(guó)地震災(zāi)害防御中心。

2.遙感影像解譯結(jié)果分析

根據(jù)遙感影像解譯結(jié)果顯示，蚌埠市總房屋棟數(shù)670118棟，估計(jì)抗震能力達(dá)標(biāo)（棟數(shù)）46609棟，占比6.9%；疑似抗震能力不足（棟數(shù)）136050棟，占比20.3%；疑似抗震能力嚴(yán)重不足（棟數(shù)）487459棟，占比72.8%。蚌埠市遙感統(tǒng)計(jì)情況圖如圖1所示，可以看到蚌埠市蚌山區(qū)、龍子湖區(qū)、淮上區(qū)、禹會(huì)區(qū)房屋質(zhì)量較好、固鎮(zhèn)縣、懷遠(yuǎn)縣、五河縣房屋質(zhì)量較差，其中懷遠(yuǎn)縣估計(jì)抗震能力達(dá)標(biāo)的建筑數(shù)比例最小。

圖1 蚌埠市遙感統(tǒng)計(jì)情況圖

估計(jì)抗震能力達(dá)標(biāo)房屋城鎮(zhèn)和農(nóng)村總占比最小，在遙感影像上主要分布特征為城鎮(zhèn)區(qū)域呈現(xiàn)群集的小區(qū)化住宅和零散的孤立型住宅樓[1]、金屬材質(zhì)的框架廠房和商業(yè)建筑。農(nóng)村區(qū)域分布在個(gè)別距離鄉(xiāng)鎮(zhèn)教近的農(nóng)村地區(qū)。遙感影像目視判定依據(jù)包括建筑物陰影、框架廠房房頂顏色（表層多為反光涂料如白色輕質(zhì)隔墻板的建筑或金屬材質(zhì)框架工、商業(yè)建筑表面，在影像上呈現(xiàn)高亮白色或藍(lán)色，光譜特征明顯區(qū)別于其它建筑）[2]、高層框架結(jié)構(gòu)房屋（其光譜特征與道路的相似多為高層鋼筋混凝土建筑，房頂為混凝土結(jié)構(gòu)，多層或高層，同時(shí)伴生與屋頂成一定角度的陰影，屋頂不一定為規(guī)則圖形）。

估計(jì)設(shè)防疑似抗震能力不足的遙感影像解譯結(jié)果占比較小，受到遙感影像目視解譯限制，判定依據(jù)主要包括是否位于城鄉(xiāng)結(jié)合部、屋頂顏色、形狀、紋理及房屋陰影。估計(jì)設(shè)防疑似抗震能力不足區(qū)位主要判斷分布在遙感影像上主要呈現(xiàn)沿城鄉(xiāng)道路的點(diǎn)狀分布或位于鄉(xiāng)鎮(zhèn)與農(nóng)村區(qū)域過度的區(qū)域小片分布特征、屋頂顏色多為灰白、形狀多為不規(guī)則矩形、屋頂紋理較為平滑、房屋陰影很小或沒有陰影。綜合分析，疑似抗震能力不足的房屋多分布在城鄉(xiāng)結(jié)合部的2～3層磚混房屋。

疑似抗震能力嚴(yán)重不足房屋城鎮(zhèn)和農(nóng)村總占比最大。遙感目視解譯特征主要表現(xiàn)為城鎮(zhèn)和農(nóng)村的多為平頂（低于3層），此類房屋多為磚混結(jié)構(gòu)，框架結(jié)構(gòu)極少[3]，影像上呈現(xiàn)灰白色相元混合的片狀區(qū)域，多不均勻的分布在農(nóng)村耕地中或城鄉(xiāng)結(jié)合部。

3.現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研分析

工作組根據(jù)遙感影像解譯結(jié)果，先后深入到懷遠(yuǎn)縣褚集村、懷遠(yuǎn)縣洄東村、懷遠(yuǎn)縣河溜鎮(zhèn)褚廟村、龍子湖區(qū)解放街道建新社區(qū)、龍子湖區(qū)解放街道建華社區(qū)、龍子湖區(qū)曹山街道幸福村社區(qū)等地進(jìn)行實(shí)地調(diào)研。

通過走訪問詢當(dāng)?shù)刈舸迕?、利用儀器檢測(cè)房屋墻體構(gòu)造等，按照設(shè)防達(dá)標(biāo)分類進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)評(píng)估，并填寫了調(diào)研評(píng)估報(bào)告。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查情況得出以下結(jié)論：

（1）蚌埠市農(nóng)村建筑較差，存在老舊的土木結(jié)構(gòu)房屋、磚木結(jié)構(gòu)房屋；墻體多為18墻，墻體粘結(jié)物一般為石灰砂漿或者黃土泥漿，地基較淺，一般為80cm～100cm左右的碎石地基，建筑質(zhì)量相對(duì)較差，建筑的整體抗震能力不強(qiáng)。

（2）蚌埠市城鎮(zhèn)區(qū)域建筑物質(zhì)量相對(duì)一般，該區(qū)域的建筑物特征明顯，尤其是對(duì)于集鎮(zhèn)區(qū)域或者老舊城區(qū)而言，雖然建筑物多以磚混結(jié)構(gòu)為主，但建筑時(shí)間多為20世紀(jì)70-90年代，建筑質(zhì)量較差，尤其是以未設(shè)防的磚混結(jié)構(gòu)為主，建筑物無圈梁或構(gòu)造柱的比例相對(duì)較大，存在一定比例的預(yù)制板屋頂，屋頂類型多以現(xiàn)澆屋頂為主，但屋頂厚度相對(duì)較薄，一般在10cm左右，質(zhì)量相對(duì)較差。

（3）建筑物的建筑形式、質(zhì)量受到經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響程度較大，對(duì)于自建的磚混結(jié)構(gòu)，存在大量的無圈梁無構(gòu)造柱建筑，一般而言，一層屋頂主要是以預(yù)制板屋頂為主，隨著經(jīng)濟(jì)水平提高，后期加蓋的二層及以上的建筑結(jié)構(gòu)的屋頂類型主要以現(xiàn)澆屋頂為主。

（4）存在政府統(tǒng)一建設(shè)、統(tǒng)一設(shè)計(jì)、統(tǒng)一規(guī)劃地集中居住區(qū)。此類住房為設(shè)防磚混，有少部分村莊為框架結(jié)構(gòu)。有圈梁和構(gòu)造柱等抗震措施。

（5）估計(jì)抗震能力達(dá)標(biāo)建筑為多層或高層的框架結(jié)構(gòu)居民住宅、金屬材質(zhì)工業(yè)廠房和商業(yè)建筑，新農(nóng)村建設(shè)住宅，疑似抗震能力不足建筑多為20世紀(jì)90年代后期私人建設(shè)的宅基地和門面房；建設(shè)在國(guó)道、省道、縣道等附近的農(nóng)村自建房等，疑似抗震能力嚴(yán)重不足多為城鎮(zhèn)城中村、城鄉(xiāng)結(jié)合部單層房屋，鄉(xiāng)村路邊的民房及耕地中分布的不規(guī)則片狀特征的1～2層低層自建房屋。遙感解譯結(jié)果與實(shí)際調(diào)研點(diǎn)復(fù)核結(jié)果較為吻合。

通過實(shí)地調(diào)研，對(duì)遙感解譯結(jié)果進(jìn)行修正，最終得出安徽省蚌埠市房屋抗震能力初步評(píng)估圖結(jié)果如圖2所示。

圖2 基于遙感影像和經(jīng)驗(yàn)估計(jì)的安徽省蚌埠市房屋抗震能力初步評(píng)估圖

4.結(jié)論

存在的問題與不足：一是疑似抗震能力不足和嚴(yán)重不足在遙感影像上區(qū)分不完全明確，只能通過經(jīng)驗(yàn)判斷，導(dǎo)致結(jié)果存在誤差；二是城鎮(zhèn)區(qū)域房屋結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、圖斑清晰，農(nóng)村地區(qū)房屋結(jié)構(gòu)復(fù)雜、圖斑清晰度低，成果應(yīng)用和參考價(jià)值應(yīng)區(qū)分對(duì)待；三是現(xiàn)場(chǎng)抽樣調(diào)研結(jié)果只能對(duì)抽樣數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，不能全面的進(jìn)行結(jié)果的驗(yàn)證。本研摸清了蚌埠市房屋建筑的抗震設(shè)防水平和風(fēng)險(xiǎn)底數(shù)，基本達(dá)成“快速摸清全省房屋分布與數(shù)量、宏觀把握房屋整體抗震能力”的預(yù)期目標(biāo)。