災評新技術在云龍50級地震烈度調查中的應用

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級地震烈度調查與分布，分析了此次地震中云南地震現場災害損失調查系統和無人機技術在地震現場調查與災害損失計算、災民安置與政府救災決策中的應用情況。針對云南省地勢高低起伏大、山區村落分散、交通通行條件較差以及地震災害損失調查時間緊、任務重的情況，現場災害損失調查系統以及無人機技術的應用在地震現場災害損失調查工作中具有重要意義。

關鍵詞：云龍地震；烈度分布；現場調查系統；旋翼無人機

中圖分類號：P31595文獻標識碼：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）發生50級地震，震源深度15 km。宏觀震中位于長新鄉多衣樹—花三地一帶，極震區烈度為Ⅵ度。災區主要涉及云龍縣的長新鄉、白石鎮、檢槽鄉、關坪鄉，洱源縣的西山鄉、喬后鎮和劍川縣的象圖鄉共7個鄉鎮，27個行政村（社區）。地震造成村鎮民用房屋破壞，生命線工程及水利等基礎設施損壞。地震中無人員死亡，4人受傷，10 768戶共34 590人受災。

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

新形勢下，政府在地震應急決策時對災情信息的準確性、時效性要求越來越高，對災情信息的內容要求更加豐富（明小娜等，2015），無人機的高分辨率遙感影像能夠為災害應急、損毀評估等工作提供客觀翔實的數據（溫奇等，2012），基于無線通信的調查系統可以向指揮部提供實時的災情和調查信息以做出科學的決策，對相關人員或資源進行合理的指揮與調度，從而提高區域應急指揮的效率和救援能力（劉軍等，2014）。基于紙質表格收集整理災情的傳統方法具有用人多、耗時長、任務重等缺點，已不能完全滿足快速制定應急措施、實施救災決策的需要。云南省地震局一直致力于防震減災領域的新技術、新方法在防震減災領域的應用研究，根據新技術應用現狀和未來災評工作發展需要，此次地震應急中現場工作隊應用云南省地震現場災害損失調查系統和無人機技術開展地震應急工作。本文介紹了2016年5月18日云龍50級地震烈度與分布，探討了災評新技術在此次地震現場工作中的應用。

1烈度調查及分布

本次地震災區位于云南省西部，大理州西北部，涉及大理州的云龍縣、洱源縣及劍川縣。災區地處橫斷山脈，境內山嶺縱橫、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。地震現場災害調查和烈度評定工作以《地震現場工作第3部分：調查規范》（GB/T 182083—2011）、《中國地震烈度表》（GB/T17742—2008）為技術指導和評定依據。災評與科考隊總計調查了127個居民點震害情況，在此基礎上，參考其他工程結構震害、地震地質背景、強震動記錄、余震展布、震源機制解等資料（盧永坤等，2014；周光全等，2006），并結合災區無人機航拍影像等資料，圈定了本次地震烈度分布（圖1）。本次地震極震區烈度為Ⅵ度，宏觀震中位于長新鄉多衣樹—花三地一帶，等震線長軸方向總體呈北北西向。Ⅵ度區東起洱源縣西山鄉山高村小組，西至云龍縣檢槽鄉清文村附近，北自劍川縣象圖鄉松平—石登一帶，南至云龍縣關坪鄉酸坪—勝利一帶，總面積約790 km2，其中，云龍縣580 km2，涉及長新鄉、白石鎮、檢槽鄉、關坪鄉；洱源縣150 km2，涉及西山鄉、喬后鎮；劍川縣60 km2，涉及象圖鄉。Ⅵ度區以外，云龍縣團結鄉、寶豐鄉、諾鄧鎮，劍川縣彌沙鄉、沙溪鎮、馬登鎮，永平縣、蘭坪縣等個別鄉鎮少數民房遭受輕微破壞。2016地震研究40卷第1期周洋等：災評新技術在云龍50級地震烈度調查中的應用2災評新技術在地震災區的應用

對地震應急工作而言，新技術的應用核心就是提高工作時效，在此基礎上結合業務特性進行專業領域應用拓展。本次地震應急中，運用云南地震現場災害損失調查系統獲取地震災情、進行地震烈度調查和災害損失評估計算，運用旋翼無人機開展小區域對地觀測，完成災民安置點核查。新技術相對于傳統方法能夠更快速、更直觀地開展工作，提高了工作效率，確保了工作成果。

21云南地震現場災害損失調查系統

云南地震現場災害損失調查系統以服務地震災害損失調查與評估工作為出發點，依托互聯網技術、移動通信技術、地理信息技術及其他軟硬件設備，實現地震現場災情速報、災情調查與評估、工作成果展示、指揮調度等功能，從而提高了災害損失評估工作效率和質量。該系統包括移動端軟件和服務器端軟件，移動端主要為現場調查人員提供便捷獲取災情、快速上報、及時溝通等服務，包含基礎信息、災害調查、資料共享等功能；服務器端軟件主要為指揮人員和專家組提供指揮調度、災情查看編輯、數據匯總導出等服務，包含科技成果、災情展示、災情匯總、評估計算等功能（圖2）。本次地震主要應用了該系統中的災情調查、災情展示、損失評估計算等功能，對地震烈度調查和應急工作起到一定的輔助作用。

211災情調查與展示

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

212調查點信息匯總

該調查系統對已上傳的調查點信息按調查點烈度和房屋破壞信息2種形式進行分類、統計、匯總，為災害損失計算與災評報告編寫整合基礎資料。調查點烈度信息匯總于表1，其中包含了各調查點名稱、調查點坐標、調查點烈度和調查人信息，依據該表內容，借助于GIS平臺，可開展調查烈度繪制工作。調查點詳細信息（圖5）包含了單個調查點的類型、坐標、人口、戶數、各類型房屋破壞情況等數據內容以及調查點典型破壞圖片、視頻信息。調查點詳細信息為災害損失評估計算提供基礎數據。

213損失評估計算

根據《地震現場工作第4部分：災害直接損失評估》（GB/T 182084—2011）的規定，借助于調查點的房屋建筑結構、房屋破壞等級等信息，結合災區人口、人均建筑面積、房屋結構比、重置單價等基礎數據，通過數學模型計算出各個評估區的房屋破壞面積和經濟損失。數學模型設計時，按不同評估區統計計算各行政單元震害系數，一方面中和了行政單元內抽樣點數量不均問題（盧永坤等，2011；周光全，2011），另一方面減輕了工作量，計算結果不會引起偏差。該系統根據地震事件和行政區劃建立不同評估區，各評估區選擇調查點進行分類計算（圖6），計算結果以EXCEL表格形式導出，可直接用于編寫災害損失評估報告。22旋翼無人機

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

云南省地震局首次將旋翼無人機技術應用于本省地震應急救災工作，在此次地震中，根據現場指揮部安排和當地政府需求，現場工作隊攜帶旋翼無人機前往極震區云龍縣長新鄉新塘村委會多衣樹村（安置農戶18戶、村民76人），航拍災民安置工作影像。旋翼無人機共采集了極震區災民安置影像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民安置航拍影像圖（圖7）。從圖7可見，災民安置點地勢平坦、開闊，遙感圖像上淺藍色、大小一致、規則排列的建筑物為災民安置帳篷（紅色橢圓區內）。政府根據航拍影像，可核實各安置點地理位置選擇是否合理、已安置帳篷的數量，根據每頂帳篷理論安置人數估算災區被安置的人員數量、生活物資發放數量，從而為地方政府指揮部署和制定災民安置、救災物資需求方案提供一定依據。

同時，現場工作隊對云龍縣城區進行航拍，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震后遙感影像圖（圖8），儲備了第一手震后縣城無人機影像基礎資料。此外，還對城區地標建筑進行360°拍攝，并進行三維拼圖，初步探索了無人機小區域航拍、單體建筑三維拍攝方面的應用。

3結論

在本次地震中，由于地質環境和歷史地震原因，民房出現震害疊加現象，運用新方法、新技術獲取災情，進行災害調查，對地震現場應急工作全面掌握災區情況、提高災評工作效率起到了重要作用。

（1）震害特征分析：本次地震中災區民房土木結構占比較高，達到80%以上，破壞以墻體開裂或老裂加寬、加長為主；災區處在云嶺橫斷山脈地區，多數村組坐落在大于25°的坡地，部分建筑物破壞邊坡效應明顯；震區近年先后發生過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遭到破壞，根據現場抽樣調查和無人機低空航拍影像綜合分析，發現存在地震震害疊加現象。

（2）云南地震現場災害損失調查系統的應用，在一定程度上提高了地震現場災害調查效率。①該系統按照《地震現場工作第3部分：調查規范》（GB/T182083—2011）設計調查表內容，與傳統調查方法（先紙質手稿記錄、再人工整理電子表格錄入）相比，實現了調查表格式化、規范化錄入，有效節省了資料整理時間；②系統按照《地震現場工作第4部分：災害直接損失評估》（GB/T 182084—2011）開展災害損失初評估計算，在輸入災區房屋基礎數據（不同結構類型房屋建筑面積）、重置單價、損失比和選擇抽樣調查點的情況下，系統自動按評估區計算各結構類型建筑物在不同破壞等級下的破壞比，在此基礎上按不同行政區統計出民房、教育、衛生、公房的直接經濟損失，并生成相關報表，縮減了計算時間；③調查點信息采集不受網絡限制，在無網絡的情況下，調查點內容緩存在系統中，當有網絡時，系統后臺自動將調查數據傳回指揮部，縮短了資料回傳時間，有利于現場指揮部快速、直觀了解調查點空間分布以及受災嚴重程度，為地震災害調查現場指揮決策提供有力依據。

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

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