提升地震災情評估精度之探索
進入二十一世紀,我國社會經濟進入穩步發展時期,隨著經濟的高速發展,人民的生活水平也正穩步提高,國內的各項建設工作在全國范圍內快速鋪開。然而,在人們追求幸福生活,高質生活的時候,很多可以破壞人們安定生活的潛在致災因素也在不斷增加,其中最為典型的就是破壞性地震。并且隨著我國經濟密集度的提高,地震給人類社會帶來的危害與沖擊也會越來越大。因此,在地震發生后,必須進行地震災情快速評估,了解地震影響范圍及較為準確的人員傷亡、經濟損失與建筑物破壞情況,為政府盡快組織救援提供決策依據,提高對突發地震事件的快速反應能力,使災后重建工作能高效有序地進行。
鑒于地震應急業務精化需求和汶川地震、玉樹地震反映出的實際問題,在國家地震局的引導下,地震行業已經開始著手進行災后評估系統的建設。但由于評估所需基礎數據獲取手段的局限性,在評估過程中主要依靠收集到的以縣或鄉為單位的基礎數據進行計算。比如,在計算受災人數時,采用公式:受災人口=人口密度×受災面積,其中,人口密度=全縣(鄉)人口數/全縣(鄉)面積。在理想情況下,如果每個縣(鄉)的人口是均勻分布的,即公式中的人口密度一項是準確無誤的,那么采用以上公式計算受災人口數將獲得較為準確的評估結果。但事實上,由于地域與城市等因素的存在,全國各地的人口分布情況并不均勻,繼續采用以上公式,勢必造成極大的誤差。以2010年4月14日青海玉樹地震為例,地震的震中位置在玉樹縣結古鎮,該鎮的總人口約70000人,行政區面積807.7平方公里,按照公式,人口密度=70000 人/807.7平方公里=86.7人/平方公里。但實際上,重災區主要集中在結古鎮城區內,如圖1所示。
圖1玉樹地震災區范圍示意圖
結古鎮城區是一個大約20平方公里的狹區域,但聚集了全鎮95%的人口,該區域內的實際人口密度=70000人×95%/20平方公里=3325人/平方公里,相對于按鄉鎮人口數計算得到的人口密度值,產生了近40倍的誤差。同樣的計算方法,如果采用玉樹縣人口進行計算,誤差將達到392倍。在地震發生后,由于基礎數據統計精度所造成的這類偏差,造成對死亡人數評估數據與實際死亡人數差距很大,導致提升應急啟動級別和外部大規模救援行動被遲滯了幾個小時,錯過了寶貴的救援時間,并可能造成極壞的社會影響。
通過以上分析得知,在進行地震災害快速評估的過程中,采用傳統的以鄉縣為單位的計算方法,由于人口、經濟和建筑物等在行政區內的不均勻分布,造成計算結果的誤差非常大。為了滿足地震災情評估對計算精度的要求,必須尋求更加精確的基礎數據源,來解決人口、經濟和建筑物等分布不均的問題。
數字空間通過與中國科學院地理科學與資源研究所合作,研發了一套公里格網數據分布處理技術,它將以行政區劃為單位的數據轉變為以公里格網為單位,不僅避免了行政區劃分割造成的數據分配錯誤,而且人口、經濟和建筑物的密集、疏散程度在轉變為公里格網后跟實際數據極為接近,可有效避免數據分配計算中的誤差。
圖2 四川省人口、經濟公里格網數據示意圖
根據2007-2011年專項研究報告,公里格網數據的誤差在市、縣層次上幾乎為零誤差,在鄉鎮級的誤差不超過10%,且在任一地點的誤差均不超過15%。另外,應用四川省人口、經濟及建筑物公里格網數據,通過汶川地震參數進行評估分析,對采用格網數據做地震評估的結果精度進行檢驗,通過與真實調查數據進行對比,誤差范圍已經控制在5倍以內,下表是采用公里格網數據和以縣鄉為單位數據的數據精度對比。
從上表中可以看出,采用公里格網數據進行地震災情評估可以有效控制計算結果的精度,而且,根據地震評估精度需控制在同一數量級的要求,5倍以內的數據精度完全符合要求。
應用公里格網數據替代傳統的縣鄉數據進行地震災情評估,可以快速、精準地了解地震發生后所造成的人員傷亡、經濟損失及建筑物破壞狀況數據,有效地指導災害救援與災后重建工作。
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