城市建筑物震害三维模拟在GIS中的应用

姜立新 谷国梁 帅向华 杨天青 张维佳

1）中国地震台网中心，北京 100045

2）中国地震局地震预测研究所，北京 100036

地震的突发性和破坏性对人民的生命和财产造成巨大的损失，在财产和人口高度集中的城市地区更为严重，地震灾害损失分析作为防震减灾的重要环节具有现实意义。GIS因具有数学应用模型和空时分析功能已经被广泛应用在地震灾害损失分析工作中，但大都是基于二维的GIS，在表达建筑物的震前和震后信息方面存在不足。本文运用三维建模、遥感技术、地理信息系统、震害预测方法等方面技术，对震后灾害场景进行模拟，能有效的利用更多的信息把震后的灾害场景快速、直观和准确的表达出来。

建筑物三维震害模拟分析的技术路拟分为4部分：①利用基础数据进行三维建模；②根据震害分析方法和地震基本参数计算建筑物的破坏等级；③提取震害特征利用贴图方法将建筑物的震害直观表示；④对三维场景的信息查询功能。

本文选择Google SketchUp进行三维模型建立，将建筑物分为两类：普通建筑物和重点建筑物，在建模中采用贴图技术，对不同震害程度的直观、生动表示，以区分不同等级震害。根据震害特征总结，结拟《建筑地震破坏等级划分标准》对房屋破坏分级的描述，对不同的震害等级的特征进行定性的描述，直观显示和容易区别不同等级震害。建筑物震害特征显示主要从建筑物外部墙体、门窗、破坏碎片等方面进行总结，依据震害指数与震害等级对应关系将震害分为5个等级（表1）。

表1 不同等级震害特征表示

根据震害指数判断建筑物的破坏程度，制作出不同震害等级的模型，达到了不同等级的震害模型易于区别，能够表达出震害特征的效果。建筑物的三维震害模型可视化在GIS的环境中实现，功能：①整体破坏情况分析。可俯瞰整个受灾区域建筑物的破坏及其分布情况，快速判读出破坏较为严重的建筑。②属性查询。对目标建筑物的属性进行查询，得到该建筑物，建造年代、楼层数量、破坏程度等属性信息。③漫游功能。在震后场景中漫游，清晰地观察目标建筑物的破坏状态。

本文利用基础公共数据和Google SketchUp进行三维建模，结拟GIS技术、地震灾害损失分析方法对三维的建筑物震害进行模拟。利用贴图的方法对不同等级震害模型建立，采用半自动场景生成方法，能够快速、生动的显示地震前后场景，符拟地震应急中快速的要求，达到了显示不同等级震害模拟的目的，提出了利用三维模拟技术在地震灾害损失分析研究中的一种方法和思路。