城市建筑物震害三維模擬在GIS中的應用

姜立新 谷國梁 帥向華 楊天青 張維佳

1）中國地震臺網中心，北京 100045

2）中國地震局地震預測研究所，北京 100036

地震的突發(fā)性和破壞性對人民的生命和財產造成巨大的損失，在財產和人口高度集中的城市地區(qū)更為嚴重，地震災害損失分析作為防震減災的重要環(huán)節(jié)具有現(xiàn)實意義。GIS因具有數(shù)學應用模型和空時分析功能已經被廣泛應用在地震災害損失分析工作中，但大都是基于二維的GIS，在表達建筑物的震前和震后信息方面存在不足。本文運用三維建模、遙感技術、地理信息系統(tǒng)、震害預測方法等方面技術，對震后災害場景進行模擬，能有效的利用更多的信息把震后的災害場景快速、直觀和準確的表達出來。

建筑物三維震害模擬分析的技術路擬分為4部分：①利用基礎數(shù)據進行三維建模；②根據震害分析方法和地震基本參數(shù)計算建筑物的破壞等級；③提取震害特征利用貼圖方法將建筑物的震害直觀表示；④對三維場景的信息查詢功能。

本文選擇Google SketchUp進行三維模型建立，將建筑物分為兩類：普通建筑物和重點建筑物，在建模中采用貼圖技術，對不同震害程度的直觀、生動表示，以區(qū)分不同等級震害。根據震害特征總結，結擬《建筑地震破壞等級劃分標準》對房屋破壞分級的描述，對不同的震害等級的特征進行定性的描述，直觀顯示和容易區(qū)別不同等級震害。建筑物震害特征顯示主要從建筑物外部墻體、門窗、破壞碎片等方面進行總結，依據震害指數(shù)與震害等級對應關系將震害分為5個等級（表1）。

表1 不同等級震害特征表示

根據震害指數(shù)判斷建筑物的破壞程度，制作出不同震害等級的模型，達到了不同等級的震害模型易于區(qū)別，能夠表達出震害特征的效果。建筑物的三維震害模型可視化在GIS的環(huán)境中實現(xiàn)，功能：①整體破壞情況分析?？筛╊麄€受災區(qū)域建筑物的破壞及其分布情況，快速判讀出破壞較為嚴重的建筑。②屬性查詢。對目標建筑物的屬性進行查詢，得到該建筑物，建造年代、樓層數(shù)量、破壞程度等屬性信息。③漫游功能。在震后場景中漫游，清晰地觀察目標建筑物的破壞狀態(tài)。

本文利用基礎公共數(shù)據和Google SketchUp進行三維建模，結擬GIS技術、地震災害損失分析方法對三維的建筑物震害進行模擬。利用貼圖的方法對不同等級震害模型建立，采用半自動場景生成方法，能夠快速、生動的顯示地震前后場景，符擬地震應急中快速的要求，達到了顯示不同等級震害模擬的目的，提出了利用三維模擬技術在地震災害損失分析研究中的一種方法和思路。