单一灾害与多灾害风险等级评估系统

摘要

本发明公开了一种单一灾害与多灾害风险等级评估系统，涉及灾害风险评估技术领域，包括统计模块、分析模块和可视化模块；通过设计开发完成自动化对指定区域的灾害等级实时评估、可视化表达与影响地物统计的专家模型软件，同时支持数据挖掘分析、智能分级、自动插值、要素因子自定义、定性分析、数据统计等功能，不局限于某一种或一类灾害，可满足各应用场景的使用及实施要求，同时实现单一灾害与多灾害评估的效果。

说明书

技术领域

本发明涉及灾害风险评估技术领域，更具体的是涉及单一灾害与多灾害风险 等级评估系统。

背景技术

对灾害的损失进行估算与测算是制定防灾、抗灾、救灾及灾后重建方案的重 要依据。自然灾害评估按灾害客观地发展过程可分三种：一是灾前预评估，二是 灾期跟踪或监测性评估，三是灾后实测评估。当前灾害评估方式多采用基于电子 表格、风险等级图、监测数据、影像等数据，由相关领域的专家统计分析数据， 并利用相关专业软件可视化表达。

但是该模式评估结果与评估方式依赖于相关领域的专家与专业软件的授权， 即只能由人工干预，使用昂贵的专业软件进行单次输出，无法满足高频次、大范 围、多尺度的监测要求，同时当前灾害评估系统多为单一灾害种类评估，局限于 某一种或一类灾害，不能满足各应用场景的使用及实施要求。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决上述技术问题，本发明提供单一灾害与多灾害 风险等级评估系统，不局限于某一种或一类灾害，可满足各应用场景的使用及实 施要求，且实现了单一灾害种类评估和多灾害种类的综合评估分析。

本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：单一灾害与多灾害风险等 级评估系统，所述评估系统采用B/S架构，所述评估系统包括统计模块、分析模 块和可视化模块，所述统计模块用于统计孕灾环境和承载体的子要素及致灾因 子，所述分析模块用于计算分析同一区域内单一灾害或多灾害的风险等级。

优选的，所述可视化模块用于对评估的相关数据及各构造矩阵使用的子元素 与权重比等各参数进行可视化表达。

优选的，所述评估系统的分析步骤如下：

步骤一、检查统计模块中各子要素权重比和是否为1，如条件为假，则根据 各子要素数量生成默认权重比列表，检查输入的分级列表；

步骤二、通过分析模块计算分析，生成单一灾害的致灾因子风险等级向量积 矩阵，并进行归一化处理；

步骤三、若进行多灾种评估，则根据灾种类数重复步骤二，最后根据致灾因 子比重计算生成各矩阵的数量积矩阵；

步骤四、根据选择的承载体要素，转换投影矩阵为格点数据，并根据设置的 缓冲半径，进行缓冲区查询，并统计缓冲区内相关地物属性，然后根据承载体各 子要素权重比生成承载体数量积矩阵，并建立矩阵内各点与地物的关联关系，将 该矩阵根据致灾因子矩阵的分级规则进行映射与归一化处理；

步骤五、计算孕灾环境时，将输入要素因子更换为孕灾环境子要素，并重复 步骤四，最后生成孕灾环境数量积矩阵；

步骤六、根据输入的致灾因子、承载体、孕灾环境的权重比，计算对应各矩 阵的加权数量积矩阵，即生成综合灾害风险等级评估矩阵；

步骤七、在分析模块中选择区域面数据与格点矩阵数据进行空间相交运算， 并统计各子区域内对应格点的风险等级，将子区域内格点的最高风险等级值作为 该子区域的风险等级，并根据各格点进行子区域内各地物的数量、长度、面积的 统计与汇总；

步骤八、所述可视化模块包括有绘图模块，调用绘图模块完成风险等级矩阵 可视化，并将运算结果以服务形式进行发布与返回。

进一步的，所述步骤一中统计模块具有自动修改或扩张分级列表极值的功 能，且支持自定义列表、自然间断分级和相等间隔分级。

进一步的，所述步骤七中的分析模块支持对指定区域及子区域内的所属不同 专题的地物要素的数量、长度、面积的数据统计汇总、分组分级。

优选的，所述统计模块的算法步骤如下：

S1、在统计模块中输入的单一灾害致灾因子的监测数据，同时设置孕灾环境 和承载体的子要素；

S2、根据输入的单一灾害致灾因子的监测数据，选择需要进行分析的行政区 划面数据；

S3、通过插值算法根据用户自定义的插值精度生成基础灾害矩阵，将对应的 行政区划区域进行网格化管理并提取或生成对应格点值；

S4、根据孕灾环境和承载体的子要素，基于选择区域面数据对相关要素进行 相交、裁剪操作，得到指定区域内的筛选后的子要素；

S5、将筛选后的单个子要素依次与基础灾害矩阵的零矩阵进行点缓冲区查 询、相切校验、相交求值、边界检查，并根据各子要素权重占比系数对零矩阵的 点进行累计加权操作，得到孕灾环境状态转移矩阵和承载体状态转移矩阵；

S6、将孕灾环境状态转移矩阵和承载体状态转移矩阵基于基础灾害矩阵进行 逆归一化、归一化运算，得到孕灾环境结果矩阵和承载体结果矩阵。

进一步的，所述统计模块通过URL调用和控制致灾因子、孕灾环境、承载体、 综合灾害等级评估的相关数据及各构造矩阵使用的子元素与权重比等各参数的 调整。

本发明的有益效果如下：

1、通过在评估系统中设置统计模块、分析模块和可视化模块，基于业务上 的积累，从技术上突破并设计开发完成自动化对指定区域的灾害等级实时评估、 可视化表达与影响地物统计的专家模型软件，同时支持数据挖掘分析、智能分级、 自动插值、要素因子自定义、定性分析、数据统计等功能，不局限于某一种或一 类灾害，可满足各应用场景的使用及实施要求；

2、通过计算分析并生成单一灾害的致灾因子风险等级向量积矩阵，并进行 归一化处理，进而实现了单一灾害种类评估，通过重复计算分析并生成多个单一 灾害的致灾因子风险等级向量积矩阵，并进行归一化处理和基于权重比系数加权 运算生成的数量积矩阵，进而实现多灾害种类的综合评估分析，从而达到实现单 一灾害与多灾害评估的效果；

3、通过调用绘图模块完成风险等级矩阵可视化，并将运算结果以服务形式 进行发布与返回，从而达到计算数据可视化的效果。

具体实施方式

下面将结合具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及 说明来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

实施例1

本发明提供以下技术方案：单一灾害与多灾害风险等级评估系统，评估系统 采用B/S架构，评估系统包括统计模块、分析模块和可视化模块。根据统计模块 中输入的单一灾害致灾因子的监测数据，选择需要进行分析的行政区划面数据 (默认包含子区域)，通过插值算法根据用户自定义的插值精度(或者默认精度) 生成基础灾害矩阵，将对应的行政区划区域进行网格化管理并提取或生成对应格 点值。根据传参设置的孕灾环境的子要素、承载体的子要素，首先基于选择区域 面数据对相关要素进行相交、裁剪操作得到指定区域内的筛选后数据；然后将筛 选后的单个子要素依次与基础灾害矩阵的零矩阵进行点缓冲区查询、相切校验、 相交求值、边界检查，并根据各子要素权重占比系数对零矩阵的点进行累计加权 操作，得到孕灾环境状态转移矩阵、承载体状态转移矩阵；最后将两个状态转移 矩阵基于基础灾害矩阵进行逆归一化、归一化运算，得到孕灾环境结果矩阵、承 载体结果矩阵。

灾害评估系统可运行单灾种评估与多灾种综合评估功能，支持通过URL调用 和控制致灾因子(灾害种类)、孕灾环境、承载体、综合灾害等级评估的相关数 据及各构造矩阵使用的子元素与权重比等各参数的调整，并将分析结果可视化表 达及根据行政区划统计的相关地物等元素的数量、长度、面积与风险等级以服务 的形式返回和发布。客户端可通过解析标准json格式的报文,完成结果查询及数 据再加工利用。

实施例2

在实施例1的基础上，统计地物包括铁路、地铁、铁路桥梁、铁路隧道、建 筑物、公路桥梁、公路隧道、高速公路、主干道、次干道、支路、其他道路、机 场、火车站、汽车站、码头、加油站、水坝、河流、运河、沟渠、冰川、湿地、 水库、堤防、草地、水域及水利设施用地、其他土地、房屋建筑(区)、有林地、 沼泽地、耕地、灌木林地、冰川及永久积雪、水库工程、山洪灾害点、塌陷、泥 石流、地裂缝、滑坡、地面沉降、斜坡、崩塌、土壤类型、土壤亚类、土壤质地等，同时支持面向特定行业与场景的数据扩充及自定义。

实施例3

在实施例1和实施例2的基础上，评估系统的分析步骤如下：

步骤一、检查统计模块中各子要素权重比和是否为1，如条件为假，则根据 各子要素数量生成默认权重比列表，检查输入的分级列表；

步骤二、通过分析模块计算分析，生成单一灾害的致灾因子风险等级向量积 矩阵，并进行归一化处理；

步骤三、若进行多灾种评估，则根据灾种类数重复步骤二，最后根据致灾因 子比重计算生成各矩阵的数量积矩阵；

步骤四、根据选择的承载体要素，转换投影矩阵为格点数据，并根据设置的 缓冲半径，进行缓冲区查询，并统计缓冲区内相关地物属性，然后根据承载体各 子要素权重比生成承载体数量积矩阵，并建立矩阵内各点与地物的关联关系，将 该矩阵根据致灾因子矩阵的分级规则进行映射与归一化处理；

步骤五、计算孕灾环境时，将输入要素因子更换为孕灾环境子要素，并重复 步骤四，最后生成孕灾环境数量积矩阵；

步骤六、根据输入的致灾因子、承载体、孕灾环境的权重比，计算对应各矩 阵的加权数量积矩阵，即生成综合灾害风险等级评估矩阵；

步骤七、在分析模块中选择区域面数据与格点矩阵数据进行空间相交运算， 并统计各子区域内对应格点的风险等级，将子区域内格点的最高风险等级值作为 该子区域的风险等级，并根据各格点进行子区域内各地物的数量、长度、面积的 统计与汇总；

步骤八、调用绘图模块完成风险等级矩阵可视化，并将运算结果以服务形式 进行发布与返回。