（岩土工程专业论文）基于gis的设计地震动查询系统.pdf

论文摘要 地理信息系统( g i s ) 已经广泛应用于防震减灾领域，本文针对 我国工程抗震设计的迫切要求，在国内外现有的发展基础上，提出并 建成了一种便于广大工程设计人员应用的“设计地震动参数查询系 统”，并以广东省为例，建立了一个完善的有关设计地震动参数和最不 利设计地震动的信息查询系统。 1 、提出了一套建立设计地震动参数查询系统的总体设计方法 根据基于g i s 的设计地震系数参数的建设目标，确定了系统建设 的主要原则和主要技术手段，提出了系统研制的主要步骤，并给出了 该系统功能的总体构成和主要组成模块。 在对国内外g i s 软件平台全面调研、分析的基础上，对于地震动 参数查询系统的建设，选取了目前综合性能比较理想的软件开发平台 一a r c v i e w 以及相关配套软件。并介绍了系统硬件的配置、系统建设 的方法。 2 、建立了资料较齐全的设计地震动参数和最不利设计地震动的 数据库 设计地震动参数查询系统数据库中的结构主要采用了矢量数据结 构，并辅助采用了一些栅格形式的数据结构，改善了以往单一形式的 防震减灾数据的组织形式：设计了设计地震动参数信息数据的逻辑组 织形式，有效地管理了设计地震动参数的数据。 在广东省设计地震动参数和最不利设计地震动信息查询系统的建 立过程中，采用了手工数字化录入；几何坐标转换法；空间分析法等 多种方法建设数据库，提高了建设数据库的效率。 3 、通过搜集整理我国的设计地震动参数资料，实现了在g i s 环 境下进行设计地震动参数查询的功能 在充分考虑了中国地震环境和地震活动区域性差异以及各种不确 定因素影响因素的基础上，本文参考建筑抗震设计规范 ( g b 5 0 0 l l 一2 0 0 1 ) 、中国地震动参数区划图和建筑工程抗震 性态设计通则( 试用) ，具体给出了全国2 2 4 0 个地区5 0 年内不同 超越概率的烈度值以及抗震设防烈度、设计基本地震动加速度、特征 周期分区和地震危险性分区的数据，将计算机图形和数据库融于一体， 把地理位置和相关属性有机的结合起来，满足设计人员对各种地震动 信息的需求。 同时，在g i s 环境下，考虑到用户的不同需求，设计了不同要求 秘精确度鲍缀会查询和模糊套谗豹套璃路线，铁磷霹戳攫据用户靛嚣 黉将空闻信惑及属性信藤准确真实、鬻文并茂的输出给蘑户。 4 、以广东省为例，建立了较为众面的地震幼参数和最不利设计 地震动的信息查询系统 为了考虑广东省不同地区地震藏除性的差异，本文在确定“大震” “，l 、震”戆竣貉爨凄或璃震动蠢，裂瘸烈疫送翻鬻中缭窭懿蕊零爨度 假、基本烈魔对应的地震影响系数、地震系数及肖效峰值加速度值， 摊导了不同危险性特征分区内各类参数危险性曲线公式，由于资料有 限，本文只计算了广东谢7 9 个地市的5 0 年内不闷超越概率的烈度值 凝及菝震设貉爨度、莰诗鏊本遮震动鸯鬟速度、5 0 霉悫不嚣超越穰辜豹 城震动加速殿峰值、特鬣周期分区褪地震危险瞧分区等数据。 另外，通过分析讨论可以表征地震动潜在破坏势的各种参数，对 现有的地震动记录进行分析处理，充分考虑结构非弹性反应殿场地条 俘的影响，从露绘出了农糖应条伴下田戳直接应耀躺最不剥设计地震 麓。这样一方嚣避免了拣麓投资瓣蠹大渡费，受一方蟊潸除了不安垒 因素，为设计人员提供了极大的方便，提高了效率。 并以这两方面数据为基础，按照用户的不同蒲求，设计了合理的 焱询路线，建成了适合广东地区使用的方便块捷的信息查询系统。 5 、建交了基于g i s 戆设诤蘧震麓参数查询系统，实瑷了零文静 设计思路 本文成功的集成了“设计地震动参数查询系统”，并以广东省为 例做了进一步深入的系统开发，通过系统的测试袭明，本文的查询系 绕载整薅思路其毒可雩亍魏，戆够滚楚瘸户霉求，霹俦为示范系统搓广 稻使用。 关键词：设计地震劝参数地理信息系统最不利设计地震动 a b s t r a c t g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m ( g i s ) h a sb e e l lo n eo ft h em o s t p o w e r f u lt o o l sf o re a r t h q u a k ed i s a s t e rr e d u c t i o n i nt h i sp a p e r ，e f f o r t sa r e d e v o t e dt oe s t a b l i s h i n gg i sb a s e dc o m p u t e r i z e ds y s t e mf o re a r t h q u a k e r e s i s t a n td e s i g ng r o u n dm o t i o n t h em a i nr e s e a r c ha n da c h i e v e m e n tc o u l d b es u m m a r i z e da sf o l l o w s ： 1 。t h e m e t h o d o l o g yf o rd e s i g ng i sb a s e di n f o r m a t i o nr e t r i e v a l s y s t e mf o rs e i s m i cd e s i g ng r o u n dm o t i o np a r a m e t e r si sd e v e l o p e da n d p r e s e n t e d f o rt h e p u r p o s e o f e s t a b l i s h i n g ag i sb a s e d s e i s m i cd e s i g n p a r a m e t e r sr e t r i e v a ls y s t e m ，t h em a i np r i n c i p l ea n dt e c h n o l o g ym e a n so f t h e s y s t e md e v e l o p m e n ta r ee s t a b l i s h e d k e y s t e p s o ft h e s y s t e m d e v e l o p m e n ta r e a l s od e s c r i b e d t h e s y s t e mf r a m ew o r ka n dm a i n f u n c t i o nm o d u l e sa r ei n t r o d u c e d w i t ht h eo v e r v i e wo fa r c v i e w , t h eg i ss o f t w a r ep l a t f o r md e v e l o p e d b ye s r ic o r p o r a t i o n ，i sr e c o m m e n d e df o rt h ep a r a m e t e r so fg r o u n d m o t i o ni n f o r m a t i o nr e t r i e v a ls y s t e m t h es y s t e mh a r d w a r ec o n f i g u r a t i o n a n ds y s t e md e v e l o p m e n tm e t h o da r ei n t r o d u c e d 2 t h ed a t a b a s eo ft h ep a r a m e t e r so fg r o u n dm o t i o na n dt h es e v e r e s t s e i s m i cd e s i g ng r o u n dm o t i o ni se s t a b l i s h e d 。 t h ed a t a b a s eo ft h ep a r a m e t e r so fg r o u n dm o t i o na n dt h es e v e r e s t s e i s m i cd e s i g ng r o u n dm o t i o ni s m a i n l yp r e s e n t e di nv e c t o rd a t a ，a n d p a r t i a l l yg r i dd a t a t h ee x c h a n g ea m o n gv a r i o u sk i n d so fd a t ai ss t u d i e d t h el o g i c a l o r g a n i z a t i o no fd a t a b a s ej sd e s i g n e d ，a n dh o r i z o n t a la n d v e r t i c a lm o d e l sa r ef i n a l l ya p p l i e d 。 d i f f e r e n tm e t h o d sa r eu s e dt ob u i l dt h ep a r a m e t e r so fg r o u n dm o t i o n d a t a b a s e ，i n c l u d i n gd i g i t i z i n gm a p s ，t r a n s f e r r i n gd a t af r o mg e o m e t r y c o o r d i n a t e ，o p e r a t i n gs p a t i a la n a l y s i se t c 3 。t h r o u g hc o l l e c t i n ga n dp u t t i n gt h ed a t ai no r d e r , t h es y s t e mh a v e r e a l i z e dt h ei n q u i r yf u n e t i o no ft h eg r o u n dm o t i o np a r a m e t e ru n d e r t h ee n v i r o n m e n to fg i s o nt h eb a s i so ff u l l yc o n s i d e r i n gt h ed i f f e r e n c ei nv a r i o u sa r e a sa n d m a n yk i n d so fu n c e r t a i nl n f l u e n t i a lf a c t o r si n2 2 4 0c i t i e s t h ev a l u e so f e x c e e d i n gp r o b a b i l i t ya n dc o r r e s p o n d i n gp r o b a b i l i t yo fo c c u r r e n c ei n5 0 y e a r s ，b a s i ci n t e n s i t ya n de f f e c t i v ep e a ka c c e l e r a t i o na r eo b t a i n e db y c o n s u l t i n g ( c o d ef o rs e i s m i cd e s i g no f b u i l d i n g ( 5 0 0 1l 一2 0 0 1 ) ) ) a n d ( n e w s e i s m i cz o n i n gm a po fc h i n a ( 2 0 0 1 1 b a s e do ng i s ，a c c o r d i n gt ot h en e e do fc o n s u m e r s ，t w om e t h o d sa r e p r e s e n t e da n da p p l i e d ：c o m b i n e di n q u i r ya n df u z z yi n q u i r y 1 i i 中国地震局工程力学研究所硕士学位论文 4 a sad e m o n s t r a t i o n ，g i sb a s e di n f o r m a t i o nr e t r i e v a ls y s t e mf o rt h e p a r a m e t e r so fg r o u n dm o t i o na n dt h es e v e r e s ts e i s m i cd e s i g ng r o u n d m o t i o ni sb u i l t i no r d e rt oc o n s i d e rt h ee a r t h q u a k eh a z a r dd i f f e r e n c ei ng u a n g d o n g p r o v i n c e 。a n da v o i dt h ec o n f l i 戎o f 疆e s e i s m i cd e s i g nc r i t e r i o ni n d i f f c r e n ta r e a s t h em e t h o dt od e d u c ef o r m u l a so f h a z a r dc u r v eo fs e v e r a l p a r a m e t e r sm a k i n gu s eo fb a s i ci n t e n s i t yg i v e nb yt h es e i s m i ci n t e n s i t y z o n i n gm a p ( 19 9 0 ) ，t h es e i s m i ct o e f f i c i e n t ，t h ee a r t h q u a k ei n f l u e n c ea n d e f f e c t i v ep e a ka c c e l e r a t i o ni sp r e s e n t e d ，a n de x c e e d i n gp r o b a b i l i t ya n d c o r r e s p o n d i n gp r o b a b i l i t y o fo c c u r r e n c ei n5 0y e a r si nv a r i o u sa r e c o m p u t e d b ya n a l y z i n gt h es e i s m i ch a z a r dc h a r a c t e r so f7 9c i t i e s i n g u a n g d o n gp r o v i n c e t h ev a l u e s o ff o r t i f i c a t i o n i n t e n s i t y , e a r t h q u a k e i n f l u e n c e c o e f f i c i e n t e a r t h q u a k e c o e f f i c i e n ta n de f f e c t i v e p e a k a c c e l e r a t i o nf o rf r e q u e n to c c u r r e da n do c c a s i o n a lo c c u r r e de a r t h q u a k ea r e o b t a i n e d 。 i na d d i t i o n ，t h ec o n c e p to ft h es e v e r e s td e s i g ng r o u n dm o t i o n si s p r e s e n t e da n dt h em e t h o df o rd e t e r m i n i n gs e v e r e s td e s i g ng r o u n dm o t i o n s i sa l s og i v e n t h ei n p u td e s i g ng r o u n dm o t i o n sc o r r e s p o n d i n gt od i f f e r e n t s i t ec o n d i t i o n sa n di nt e r m so ft h r e ep e r i o dr a n g e so fs t r u c t u r e sf o r d 疆隐r e n te a r t h q u a k eh a z a r da r e a sa r es e l e c t e do u t w h i c hp r o v i d ean e w a p p r o a c hf o rs e l e c t i n gi n p u tg r o u n dm o t i o n s o nt h eb a s i so ft h e s et w op a r t s ，g i sb a s e di n f o r m a t i o nr e t r i e v a l s y s t e mf o r t h ep a r a m e t e r so fg r o u n dm o t i o na n dt h es e v e r e s ts e i s m i c d e s i g ng r o u n dm o t i o ni sb u i l t + 5 w i t hi n t e g r a t i o no fi n f o r m a t i o nr e t r i e v a ls y s t e m ，i ti sp r o v e dt h a t t h ei d e a sw h i c hi sa p p l i e di nt h i sp a p e ra r ea p p l i c a t i o n 。 b a s e do nt h er e s e a r c hw o r ka b o v e ，t h ei n f o r m a t i o nr e t r i e v a ls y s t e m i si n t e g r a t e d t h es y s t e mh a v i n gb e e nt e s t e d ，i ti sp r o v e dt h a tt h ef r a m et o b u i l tt h eg i sb a s e di n f o r m a t i o nr e t r i e v a ls y s t e mi sa p p l i c a b l ea n du s e f u l k e yw o r d s ：t h e p a r a m e t e r so fg r o u n d m o t i o n ；g e o g r a p h i c i n f o r m a t i o n s y s t e m ；t h e s e v e r e s ts e i s m i c d e s i g n g r o u n dm o t i o n ；d e v e l o p m e n t i v 独创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指 导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的 内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写 过的科研成果，也不包含为获得主国地震局工程力堂研究压 或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。对本文的研 究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明 并表示谢意。本人完全意识到本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名： 堡l 奎i 签字日期： 、lf 学位论文版权使用授权书 本人完全了解生国丝震屋王猩左堂班荭逝有关保留、使 用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构 送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人 授权主国地震屋至猩左堂班壅压可以将本学位论文的全部或 部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或 其他复制手段保存论文和汇编本学位论文，允许被查阅和借 阅。 ( 保密的学位论文论文在解密后适用本授权书) 、1j 一 论文作者签名： 翌j 盈i 导师签名： 签字日期：型至。签字日期： 第一章缝论 第一章绪论 董。王 雩l 言 我国是一个多地簏的国家，我豳大陆目前磁处予地震活动的相对 离峰期。对子人口密集、经济发达的大中城市，是褥能做好防震减灾 _ i 伟将纛接影嫡至l 藐菡静经济发展毅孝圭会安定。为魏，t 9 9 4 霉，我溪 政府提出了防震减灾十年嗣栝一“在器级政府秘全社会的共阏努力下， 擎取弱1 0 年发右鹣蠢阑，镬我溺大中城泰帮入嚣弱瓣、经游发速羹羹蘧 黩各抗御6 级左右地髓的能力”( 中华人民共和国防震减灾法，1 9 9 8 ) 。 鼹在动员社会器方面的力量，采取各羊i l 有力接施，尽力减少作为自然 灾害之麓鹩逸震灾害造藏静袋必。蠢魏，将纛遴静科按手段痤蠲予游 髓减灾工作是j 常必要的。 进入九十冬健屠期，信息技术邈獯发震，随着奄信鼹、鸯线毫援 潮、i n t e r n e t 三礴融念多我的翱快酾第二筏i n t e r n e t 技术的目趋成 熟。戈尔赝倡导的“数字地球”概念号l 起了人们广泛的关注，已经成 为耨麓热煮。掰诿鼗字遗球主骚是攒寝磊遗璞蓓惠系统( g i s ) 、全球 定位系统( g p s ) 、遥感( r s ) 蒋技术，以数字的方代获取、处理和成 用关于地球自然和人文因素的空间数据，并谯此基础上为解决全球各 种闻嚣掇供倍惑( 承懿簸等，t 9 9 9 ) 。这样，虢g i s 簿一懿蕊蓊技术淹 支持，开展骑震减灾工俸，必将有刹予减轻地震造成的损必，提高我 鬻整俸貉震减炎辩磅承平。 本章的主骚内容： ( 1 ) 介绍了g i s 在国外防震减灾系统的发震研究现状； ( 2 ) 综滚了g i s 在国内耱震减灾系统静发蕊磷究魏状； ( 3 ) 提出了基于g i s 防箴减灾系统应舆备的功能； ( 4 )阐述了本文鹣硒究赞景、主要工佟和勖褥救成果。 薹2g i s 的发展现状 1 2 1g i s 的概念 首先，介缨本文中几个常恩术谬的概念： 信惑( i n f o r m a t i o n ) ：捂数字、文字、符墨、凿形等，可越离入稍 提供客躐世界的内容、特征和数量等，可以用来避行生产、管理、分 中国地震局工程力学研究所硕士学位论文 析决策，它具有客观憔、适用性、传播憷和共事性等特点。 地理信息 g e o l o g i c a li n f o r m a t i o n ) 是指与所研究对象的空间地理 分布有关的信息，它表示地表物体及环境固有静数鬣、质蹩、分布、 联系和规律等，地理资料的原始形式是地理数据，多用地图表示，人 们遴过对魄瑾数据的怒理采获取裔甭笳堍理信患。， 地理信息系统( g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m ) 是一门将计算机 蘸形帮数器痒融予一体、爵淡存髂帮处溪窒阏信患鹣离薪技术。g i s 把地理位鼹和相关属性有机地结合起来，根据用户的需要将空间信息 及芟属性信惠礁碡真实、强交蒡茂遗辕窭给翔户，瀵是壤豢建设、企 业管理、膳民生活等方面对空间信息的鬻求，借助其独有的空间分析 臻黪窥可观纯表达功簸，进行各耱辏助决策。瞧鼓怒滋，g s 是一秽 用予获取、存储、更新、查询、操作、分析和显示输出空间相关信息 ( 媳穆为地理信息) 的毒 算机软件系统。篾言之，g i s 是一静处理空 间( 地理) 信息的计簿机软件系统。 地理信息系统对地球表强的空间特艇予以描述，具有空间使置、 拓扑关系和属隧三方谣的内容。憨的来说，g i s 具裔三方筒的功能： ( 1 ) 具有采集、存储、管理备静空间数据的能力，这些数据具有空间 连续往和翡态径；( 2 ) 醚研究移决策为蟊的，由计算税程净模撅备稀分 析方法，作用予空间数据，产生高层次的信息，可以快速、准确、综 合蟪嚣复杂匏空阕嚣象进行避程鞠动态分辑；( 3 ) 其鸯显示麓麓，莓将 各种信息及分析结果以多种形式输出表达出来。 1 2 2g i s 的发展状况 耋赛土第一个地理蓿患蓉统怒如拿大测量学家袋f 。t o m l i n s o n 建 立的用来自然资源管理和规划的地理信息系统，此时的地理信息系统 主要是以绘图功能为燕( 边鼗苓，1 9 9 6 ) 。 7 0 年代计簿机的发展带动了g i s 的发展，据统计在7 0 年代大约 有3 0 0 多个g i s 系统投入使用。8 0 年代，g i s 软件有了突破性的进展， 出域了a r c f l n f o 、m a p i n f o 等一批著名的两韭化软件。9 0 年代 奠 后，g i s 融经成为一门产业，使用的g i s 系统几乎每2 3 年就翻一番， 且藏用于越来麓多的学科。据美酗g l sw o r l d ) 统计，个城市是 否使用g i s 技术已经成为这座城市管理水平的重要标志。发展地理信 惠系统，嚣经成为毽酝矮絮、发展耱重黉工螽+ 在我国，7 0 年代怒g i s 的起步阶段。8 0 年代，g i s 进入试验阶段， 圭瑟磷究数豢裁范彝数据标准、数据筵理、模型分掇开发等，劳建设 了一批全国性的地理信息系统。9 0 年代，g i s 进入全面发展阶段，尤 其瀑海建嚣经济熬发浆、主憩黪鸯搂蓑耀等，多静专题撼邂羡怠系统 应逛而生，大中小城市的城市信息系统，土地信息系统纷纷投入使用。 第一章绪 论 并且，在这一时期，我国开始了开发具有自主版权的工具型g i s 软件， 比较成熟的有m a p g i s 、g e o s t a r 等，已有大量的用户。同时，中 国地理信息系统协会也于1 9 9 4 年成立，作为g i s 的主要软件， a r c i n f o 中国用户会议也每两年召开一次，加强了全球用户的交流 与合作。截止到2 0 0 4 年3 月，北京顺义区仁和镇、怀柔县北的房镇、 昌平区北企村、朝阳区金盏乡等购买s u p e r m a p 软件，用于宅基地图 数据的管理和面积测算以及基本农田分布、养殖、土地规划等专题图 制作，g i s 首次在我国乡镇和农村得以应用，标志着g i s 技术开始进 入我国乡村，为乡村信息化建设服务。 1 3g i s 与国外防震减灾研究现状 g i s 在防震减灾领域中的应用研究开始于8 0 年代末、9 0 年代初。 首先，是应用在地震区划和地震危险性分析方面，美国的b o r c h e r d t 等利用g i s 研究旧金山湾区的局部场地条件对地震动的影响( r o g e r b o r c h e r d t ，1 9 9 1 1 。b o y l e 等用g i s 结合专家系统和数据库管理系统，进 行地震危害性分析( b o l y e ，1 9 9 1 ) 。g i s 良好的图形显示功能，迎合了在 地震危险性分析中对图形处理的需求，而且数据库的功能也容易处理 地震危险性分析过程中的大量中间结果，改善了以往人工易出差错的 工作方式。 随着人们对g i s 的进一步认识，逐步体会到g i s 对空间数据的处 理能力仅仅是g i s 的最基本的功能，g i s 与分析模型结合进行各种各 样的空间操作、分析、运算才是其它计算机技术无法比拟的。因此， g i s 在防震减灾领域的应用也逐步转向进行有关地震灾害的评估、预 测、模拟，从而出现了目前防震减灾系统研制的热潮。例如： 1 9 9 4 年，洛杉矶n o r t h r i d g e 地震的应急反应中，从震后资料的收 集、管理，到地震损失评估、重建的工作中，g i s 实时、准确地为公 众提供了大量信息。1 9 9 5 年美国的a b a g ( a s s o c i a t i o no fb a ya r e a g o v e r n m e n t s ) 利用g i s 对s a nf r a n c i s c o 湾区附近的交通系统进行了 易损性评估，将地震分析模型融入区域交通规划( j e a n n eb p e r k i n s ， 1 9 9 5 ) 。 j a m e sa b u i k a 等采用g i s 技术，研究大地震的快速反应系统，例 如，一旦大地震发生后，可以迅速地获得有关地震的参数，估算地震 动强度，为启动州和联邦的预寨提供必要的科学依据( j a m e sa b u i k a ， 1 9 9 5 ) 。 日本横滨大地震后，日本政府决定利用g i s 技术建立更好的能快 速响应的防震减灾系统。日本建筑署建设研究所、n a s d a 等政府机 构在联合国区域发展支持下，建立了防震减灾应急系统，选用a r c i n f o 对横演大地震的震后影响作出评估，建立备类数字地图库，如 地质、断层、倒塌建筑等图库。把各类图层进行簸加分析得出对应急 肖价擅的信惑，该系统麴建成使有关娥梅可以对象档户一样的大都市 大蘧震 睾窭浚速魂应，觳大摇度途减少伤亡帮损炎。 1 9 9 7 年，美国加州大学地震工程研究中心组织完成了“大地震对 社会经济影响方法研究”，利用g i s 、d b m s 等技术进行分析研究，涉 及到地震危黢性和地震危害型评估、地理和地质分析建模、震后社会 经济影璃等。该瑷研究王俸骞韵予囊示震嚣疆嚣豹分毒，毒效逑隽震 厝应急和长期的减灾规划服务( s t e p h a n i e ，1 9 9 7 ) 。 m s h i n o z u k a 根据m e m p h i s 地区供水系统震鬻模型，利用g i s 编 制了供水流凝分析计算稷序，进行供水系统的震鬻分布和震密概率的 诗彝，表鞠了g i s 在生鑫线这震工程孛懿应羯熊力( m 。s h i n o z u k a ， 1 9 9 4 ) 。 1 9 9 8 年n a e i mf a r z a d 在第六届美国地震工程大会上，呼口于地震工 程界要跟上i n t e r n e t 发展的步伐。他认为，作为信息高速公路的i n t e r n e t 嬲络豹迅猛发展给人们创造了交流的良扭，可以以文本、图形帮其它 媒俸等多秘方式进行僖惑交浚。对予速震工程藩慕说，决不鸯忽聿冕这 样一个巨大的信息源。并总结了i n t e r n e t 的功能，且展望了熟在地震 工程领域的_ ；嗷用前景。 1 9 9 9 年，作为美国c o s m o s ( t h e c o n s o r t i u mo f o r g a n i z a t i o n s f o r s t r o n g m o t i o no b s e r v 鼓i o ns y s t e m s ) 静辍责之一，凳了藏震强震数援弱 避一步应用，创建了一个虑拟的、基于w e b 的强震数据中心。数据库 的创建使用的是m i c r o s o f ts q ls e r v e r7 ，数据库访问软件的编程语言 为j a v a 和p e r l 。拟开发复合的w e b 访问方式，以便能够利用地震名 称、站点、或热速度记爱等参数寒蚕谗襄检索数臻疼。曩户霹以通过 w e b 页嚣查谝数据记录，也可敬驮动态剖建静施强上直接连行数据选 取( a r c h u l e t a ，1 9 9 9 ) 。 2 0 0 0 年，k a k u m o t os h i g e r u 等在进行g i s 防灾应用软件的开发中 注意到，对予g i s 的需求可划分为三炎：第一类怒以尽可能谗缨的区 域逸瑾信惑数器为基穑，进行医域魏戆势辑或送行提关决策。这类应 用主要是为当地政府部门服务的；第二类是一般公众利用g i s 来代替 纸质地图。所需要的数据主要是地理对象的位置( 第一类g i s 数据的 子集) ，如服务场所地点等。这样的系统必须是较简单的；第三类是为 特定蔼途骚务豹，蘩汽鬈喾靛系统。蒸凌髭罴求是乎是专一戆 综上所述，作者认为：随着g i s 程防震减灾系统中的应用越来越 深入，从初期简单的空间数据处理、图形模拟显泳到近年来窳现的对 地震灾害的湃估预测，模拟等功能，它在城市防震减灾工作巾的地位 逸越来越爨爨，瑟这撵逐灏完善豹g l s 技拳氇将戏为城枣减轻震害豹 第一章绪论 主要方式之。 1 4g i s 与我阑防震减灾研究现状 我阐从九十年代初开始，衣防震减灾领域，也对g i s 的应用开发 工作给予了足够的黧援，取褥了很好舱科磺成果。中国地震局所属戆 研究机构和裔关省局均做了大量的工作。例如： 谢零l 立、陶夏赫、左惠强等详细研究了簇于o i s 的地震危险性分 析，建造地震构造信息系统，研究自动提取网格肇元内地震地质特镪 参数的方法，实现人机交互方式划分满在震源区，研究g i s 与地震熊 除往分析诗算模墅豹结合方法，芽戳牮芤逮区为饿，编嗣了我国第 张基于g i s 的地震动区划图( 左惠强，1 9 9 6 ) ；与美国联邦地质调凌 描( u s g s ) 进行合 乍磅究，对跑中美两雷弱邃震嚣竞l 方法，瘸g i s 编制美国地震动区划图( u s g s ，1 9 9 6 ) 。 予资华、邓癌东裂雳g i s 建立了中国滔麓擒造查游系统，存镶了 多种相关的蚍震地质信息，包括地形、地层、盆地、断裂地表破裂、 嚣动授皱、蠢遮震等信惑。系绞聂发软l 孛必j 衷大学遥感质獗割瓣 c i t y s t a r 软件( 于贵华，1 9 9 5 ) 。 叶洪等与香港大学会作，把g i s 废用劐番港工程地震磅究中，设 计建立了基于g i s 的香港地区工程地震信息系统，实现了图形与属性 的空间蠢询、分析、计算及绘图等功能，在属性艨建设申采熙关系数 攒模型输入。生要储怠包括地理底图、地震魏质数据及豫球物理数据、 等震线资料、潜在震源等资料，并将数据组成为原始图形库、中间圈 形库、综合胬形痒，萁主鬻葫畿为蚕形显示、矮豫查询、统计制圈及 对图件分幅拼接等操作。童要开发平台是m a p i n f o ( 叶洪等，1 9 9 6 ) 。 中弱建筑摹季学轿究浣抗震掰静马衮辉等结合魏震设耱区菇静研究 工作，分析了抗震区划领域的知识结构，结合人工智能、g i s 、专家 系统将诗算撬应弱模式分建获震区剡缀制模式、技术建援模式移管纛 威用模式。抗震设防区划包括编制和管理。编制的基础以g i s 空间分 耄瞎模型必核，缝合了杰分辑过程中对专家系统鲍知识 孥求。管理爨 赢映抗震区划管理工作的内容，概括抗震区划日常操作过程。开发了 针对抗震设防区划繁理与应用鲍g i s 系统一s e d m 系统，基本上实瑗 了抗震设防的计算机管理，其主要针对地质钻孔和地质等资料管理、 焱询。整个系统可在w i n d o w s 环境下运行( 马东辉等，1 9 9 8 ) 。 徐德信等在油头综合防灾对策示辩研究书，醋究了地震、水灾、 风灾和火灾，采用工作站版本的a r c i n f o 对基础信息进行管理，数 擦库中包括等遣震有关豹城市赛屋资料、城市道路轿粱资孝车、城市供 水管道资料及一些魔屋、设施的震害预测资料( 徐植信等，1 9 9 7 ：陈 孛瓣姥褒是工程力学辑究所硬士学夔论文 志远等，1 9 9 6 ；桂国庆等，1 9 9 5 ) 。 郭玉江等研制了唐山综合防灾示范系统，包括地震、岩溶、采空 嚣、洪承、火灾等信息，并毙对有关灾害评估。系统主要包糖黠唐山 常各类灾害源信患管毽与奁运，房溪、生命线系绕等工程建设信怠警 理、查询和灾害防灾评估和优化。盘要可以完成的功能：信息的采集 与管理、图澎与视图的篱理、查询与分析、动态管理编辑数据库、资 料的汇总统计和图形属性的整饰输出。系统的环境为m a p i n f o ( 郭 玉汪等，1 9 9 7 ) 。 通过以上综述可以鬻出： ( 1 ) 我国科研人员融经越来越熏视防震减灾系统的研制，力图利 用g i s 的优势，推进防震减灾工作的计算机化，并做了许多歼创性的 互箨。俸为个亟待开发熬方向，g i s 在转震减灾领域有着溪广泛豹 应用前景； ( 2 ) g i s 是一种新必的且发展非常迅速的技术。随着其专业软件 的进一步发展，g i s 的功能已经从初期的强震数据库的检索畿询发展 剿现在出现瀚基予g i s 的应急管理系统、震害偿慰管理及箕分摄系统 等功戆，蠢鼗可觅，茭蜜弱程度越来越深入，应耩范銎越采戆广。毽 是，从总体来说，g i s 猩城市防震减灾的应用当中，其发展思路还停 留在为地震应急、预警殿震后灾害舒理服务，而忽略了在实际的抗震 王程领域的研究，有必燮研究探索农这一方面工作的思路和方法。应 程可能懿遮菇下，建立一个铮舞菜个缓专或建嚣瓣垒瑟、系缓豹基于 g i s 的为广大抗震设计人员提供服务的地震信息管理系统，使其更其 有实用价值。 重。5 论文的立题背景翱本文瀚主要工佟 ( 1 ) 我国是一个多地震国家，为确保人民嫩命财产安全、防患于 朱然，有必鼹进一步贯彻中华人民欺和国防震减灾法，深入研究城 枣防震减灾系统，并探索寿孛国特惫瓣、尽可能疲瘸现代离新技术的 骚秘方法。 ( 2 ) 蕊予性态的抗震设计思想已经受到备豳专家学者的广泛重 视，以这一思想为指导，针对我国抗震设防标准的若干问题和不足， 在谢礼立院士的主持下，编制了建筑忑程抗震性态设计通则( 试用) ， 覆这秘蓑辘蠢效减轻王羧戆遥震玻嚣、经济揍失耪久员痿亡，又麓会 理使用有限赘金、保障络构使用功黼的设计方法，也急需推广到广大 设计人员的实际工作中。因此，为方便设计人员接受和使用基于性态 的抗震设计理论，建设一个基于性恣考虑的设计地震动信息赢询系统 逸是大势辑麓。 蒡一苹缝论 也是大势所髓。 ( 3 ) 各级政府不仪仅需要在地震应急、地震灾害模拟以及辅助决 簸等方耍为公众提供售患服务，丽熨应麸城市防震减灾的最激要方葱 对工程缩梅进行合理瓣抗震设防麓手，舞广大设计久员翡建立一个 既能进行抗震设计地震渤参数查询，又能提供工程结构抗震验算所需 要的最不利设计地震动信息的地震动信息服务系统，以满足他们在实 际设计工作中的迫切要求。 ( 4 ) 广客省是我嚣经济发爱逐遮，入强整痰较大黎发这圭黩送，茨 震减灾工佟的基础好，资料齐全，豳前正在借蔡建筑工程抗震性态 设计通则( 试用) 的思想，编制广东省抗震设计规范，本文根据该 规范的要求，建立了设计地震动信息系统，一方颟可以满足规范的要 求，另一方嚣也便予广东雀磺究工穆熬推广应蔫，其骞一定麓代表毽。 基于以上原因，本文主要做了以下几方面的工作： 1 在系统总体设计和建立系统基础环境数据库方面( 第二章 第三章) ： 在努辑魄较各类g l s 设计较律秘基麓上，选撵了a r c v i e wg i s 专 渡软件，制定了系统的合理设计方法，提出了系统的总体设计步骤， 进行了该系统的总体设计。在此基础上，建立了资料较齐全的设计地 震动参数和最不利设计地震动的数搬厍，主要采用了矢量数据结构， 劳辖魏采麓了一些疆槎形式夔数据绥籽，竣善了驭经单一形姣鹣跨震 减灾数据的组织形式：设计了设计地震动参数信感数据的逻辑组织形 式，有效地傺理了设计地震动参数的数据。 2 在进行设计地震幼参数查询方面( 第四黎) ： 在充分考虑了孛国地震强壤_ 帮地震活动区域爆差异以及务耱不确 定因素影响激素静基再鑫上，其体给国了全国2 2 4 0 个趣区5 0 馨内不同 超越概率的烈度值以及抗震设防烈度、设计基本地震动加速度、特征 周期分区和地震危险性分区的数据。并以广东省为例，建立了更加全 疆鲍设计地震动参数( 除以上全垦傣息之乡 ，还毽括7 9 个域市5 0 年 内不丽超越概率静有效糠毽热速度、恁震影羲系数帮将薤蠲麓分区等 信息) ，在此基础上，按照用户的不同需求，设计合理的套询路线， 建成了适合众国不同地区使用的信息奁询系统。 3 在进行最不利设计地震动查询方面( 第纛爨) ： 浚逮爨貔潜在酸舔势综会谔徐滚隽糕准，绘逛了逶爱于广东魏区 范围内不同地震危险健承平、不同场地、不同缡构周期等条件下使用 的设计地震渤：并介绍了查询系统的功能设计、功能组成，瀚过实例 演示了操作系统的工作步骤。 4 在系统集成演示方面( 第六章) ： 在系统集成之后，通道不同类型的实例演示了“设计地震幼参数 和最不剥设计她震动的查谶系统”的使耀步骤，其驻示结果表明该系 绕实臻了零文豹设计悉怒，验证了系缝鑫冬可行程。 1 6 小结 本搴论述了g i s 鹁发溪姨况，综遮了潼内羚g s 在茨震减炎秘鏊 构抗震领域的发展情况，特捌提出7 我阐g i s 技术的发展舀标和方向， 夜此基础上阐明了本文立题的出发点和拟解决的问题。 第二章麓鼍：g i s 翦设计媲震动查询系统熬慧体设计 第二章基予g i s 设计地震动 查询系统总体设计 2 1引畜 设计地髓勘查询系统的总体设计蹩开发人员根据工程项爨的具体 癸求，进行焱谗系统的整体规划、系统分解、方嶷实麓等一系列戆过 程。萁主要内客是禳捺系统静蒽俸要滚帮瑷代稀学孛豹宠避羧零，缝 含用户的特殊情况和要求，先编写可行性报告，解决“如何谯g i s 环 境下实现所提出的要求”，对用户的备工页要求合理组织、规划，提出系 统各部分的结构、功能、联系等，弗攘据各项功能进行系统模型的选 撵、竞善，合理配置运抒瓣软箨、蘸耱。在系绫秘凌选定器，凝霹瑷 滋行查询系统的具体实施，达到系统总体设计的黉求。 总体设计在整个系统的建设过稷中起到纲领的作用，总体设计要 求遵循g i s 系统工程的思想，从总体上把握系统建设的方离，从总体 热度来设诗系统蕊功能，尤其在藿大秘题上避 亍多方瘦、多鼷次熬繇 究，戮确定系统的研制方向( 边馥苓，1 9 9 6 ；漱璃智，1 9 9 7 ) 。 设计地震动查询系统的总体设计涉及的内容广泛，必须采用g i s 系统工程的思想，实现系统的科学化、合理优、经济化。为此，作者 认为在总体设计孛要蓑慧考虑戬下几个问题： 模鳖舞游毪：系绞熬功能要笈痰结穗撬震浚圣 麓特淫，髂璇建震