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在现代城市快速发展的情况下,通过防灾规划和抗灾基础设施建设减轻城市地震灾害影响已经成为我国城市防灾减灾的根本途径。城市抗震防灾规划是贯彻″预防为主″的主要减灾手段之一,采用GIS等新技术促进我国防灾规划编制和实施技术水平已极为迫切。本文运用GIS等技术进行了城市抗震防灾规划的辅助分析和管理相关技术和方法研究,开发了基于3DGIS的城市抗震防灾规划应用集成系统,并在厦门市综合防灾规划项目中进行实例系统构建。本文的研究为城市安全减灾提供强有力的技术支持。主要结论和创新点如下:
1、本文根据国内外地理元数据的研究进展,详细分析了抗震防灾规划的数据结构特点,提出了抗震防灾规划元数据构建的原则、程序和方法,进行了抗震防灾规划元数据标准研究,分别针对抗震防灾规划中城市用地、城区建筑、基础设施、地震次生灾害防御和避震疏散等方面进行了元数据定义,并实现了UML类图设计。
2、根据抗震防灾规划的专题分析要求和元数据定义标准,提出了抗震防灾空间数据组织管理的基本思想和技术路线,在重点分析抗震防灾空间数据对象特性的基础上,进行了抗震防灾规划管理系统所需要的空间数据组织设计,采用面向对象的Geodatabase空间数据库技术进行了各专题空间数据库的详细设计,定义了抗震防灾各空间地理空间要素的行为、规则和关系,在此基础上构建了各专题数据库。
3、在研究通常2DGIS空间数据转换成3DGIS空间数据的方法的基础上,通过采用3D空间数据建模技术,运用GIS组件技术进行了基于3DGIS技术的抗震防灾管理辅助决策系统需求分析、系统设计,并采用嵌入式的GIS组件库ArcGISEngine平台开发了该系统,系统主要实现了3D空间分析,震害评估结果3D显示,各承灾体系统相互3D空间影响关系等基本功能和抗震防灾规划中各专题的管理和操作。
4、在研究城市避震疏散的实际需求和避震疏散管理与规划机制发展的基础上,与城市规划建设层次以及地震救灾就近、集中、远程疏散等不同要求相适应,对避震疏散场所进行了合理层次划分,并制定了避震疏散场所规划和评价指标,发展了避震疏散场所抗震安全评价方法,研究了采用加权Voronoi图的方法进行固定避震疏散场所责任区的规划方法,并结合实例论证了各场所空间影响范围的合理性,形成了避震疏散场所规划流程和系列化技术。
5、通过调查分析城市交通系统的震灾情况和主要灾害影响因素,研究了震后桥梁、路段和路边建筑物的破坏对交通通行即确定最优路径的影响,提出按路段通行概率水平、有效路段长度和路段宽度进行震后最优路径搜索、实施交通通行规划的原则,采用ArcGIS Engine的Network Analysis接口技术编制出具有交通系统管理、路径分析和搜索功能的决策信息系统,既可以在震前用于预测交通系统的抗灾能力,发现抗震薄弱环节,合理规划抗震建设和抗震加固改造;并可以在震后根据抗震救灾的需要,通过最优路径选择分析,为抗灾指挥与抢险、消防、医疗、物资运输和避震疏散等方面进行抗震救灾最佳路径评价和仿真模拟。