土地利用综合防灾规划及其空间决策支持系统研究

论文摘要

城市综合防灾规划的特点体现在多灾种性和多系统性。基于研究与实践的经验,构建了城市综合防灾规划的体系结构,其首要环节即为土地利用综合防灾规划。基于土地利用综合防灾规划的概念、作用、特点等的分析,归纳出这项研究主要包括两大部分内容:第一为结合各个土地单元的单灾种危险性分析结果与土地属性,进行抗该灾种的用地适宜性评价（例如土地抗震适宜性评价）;第二为综合各个灾种的危险性分析结果、土地属性以及土地承载体（整个城市系统）的多方面属性,研究土地利用综合灾害风险。在这些研究内容中所处理的数据基本上为空间数据;所涉及的因素有明显的随机性和非线性的特点;并且涵盖的时空范围广、数据量大,是一项十分复杂的非结构化问题。随着空间科技（ST）和信息科技（IT）的快速发展,空间分析数学模型和空间决策支持系统（SDSS）的构建过程更加专业化、模块化、智能化。本文结合土地利用综合防灾规划的理论分析与空间决策支持技术,在以下几个方面进行了研究:（1）着重研究了土地利用综合防灾规划中地震这一灾种,研究目标归纳为建设用地抗震适宜性评价。基于对城市抗震防灾规划、地震灾害预测等相关领域的理论研究和实践经验,构建了建设用地抗震适宜性评价的四个影响指标（场地类别指标、液化指标、地震危险性指标以及地面稳定性指标）的计算模型及其综合评价模型。●场地类别指标的计算模型是基于土层等效剪切波速和覆盖层厚度这两个区域化变量的趋势面拟合和变异函数统计的地统计学分析方法,对离散钻孔点的数据进行空间分布模拟。然后分别通过确定性方法和模糊综合评价方法求得场地类别划分的栅格。以项目数据为算例阐述了上述过程。●液化指数指标的计算模型改进了规范中传统的确定性方法,采用了基于统计模拟方法（蒙特卡洛模拟法）的概率模型计算钻孔点对不同液化等级的概率值。再通过地统计学的分析模型进行空间模拟,得到不同液化等级的概率分布栅格。●在研究地震危险性分析国内外现有方法的基础上,提出了适用于城市抗震防灾规划及综合防灾规划的基于模糊数学理论和空间分析过程的地震危险性分析方法,FSHASA。该方法的基础空间数据库包括了断层、历史地震、地质、布格重力异常等;模型库包括了FSHASA的11个评价指标的空间分析数学模型,以及这些指标的模糊综合评价模型;方法库包括了确定指标权重的层次分析法、函数拟合的麦夸特法等。最后选取6个地区进行了FSHASA法的测试。●以区别于地壳稳定性和地基稳定性,首先界定了地面稳定性的概念,并构建了地面稳定性分析的多层评价指标体系。目标层包括构造、历史地质灾害、人类工程活动、地形地貌这四个指标。并采用多层模糊综合评价的方法分析该多层评价指标体系。在这四个建设用地抗震适宜性评价指标分析的基础上,用层次分析法对这四个指标的结果栅格进行了综合分析,并且考虑到最低因子限制率理论,用修正栅格对综合评价结果进行了修正。通过工程实例对该计算过程进行了说明。（2）土地利用综合防灾规划的第二个研究内容即为土地利用综合灾害风险分析。很多城市在进行综合防灾规划工作之前,已经具备了各个灾种的危险性区划结果,因此需要特别研究的是基于这些结果,综合土地因素、城市环境及其它相关社会因素,分析不同土地区块的潜在灾害风险。综合考虑灾害的致灾因子、孕灾环境、承灾体等因素,构建了计算土地利用综合灾害风险指数的多层指标体系。该体系为3层,目标层包括5个指标（用地功能、直接危险性、次生危险性、承灾体、防灾减灾措施）,第三层包括38个指标。这些指标中,大多数为定性指标,最佳的评定办法为专家评价。为了避免人为因素带来的偏差,选用多层模糊综合评价法为评价模型,开发专家评分系统模块支持专家评价过程。将专家评价的分散信息处理为隶属度向量;结合层次分析法确定的指标权重以及加权平均型模糊算子得到各个研究单元对不同土地利用综合灾害风险等级的隶属度;按照最大隶属原则,判定各个评价单元的综合灾害风险等级。（3）上述研究内容中计算模型的构建与GIS技术、DSS技术以及SDSS技术紧密联系。本文分析了SDSS技术在土地利用综合防灾规划中各个环节的应用优势。通过UML统一建模语言及ArcGIS 9.0平台的空间分析数学建模环境进行专业分析模型的构建;采用基于VB语言的ArcObjects开发技术进行空间决策支持模块的修改与定制;利用ArcInfo 9.0为平台,以Oracle 9i为后台数据库;构建了LUCDP-SDSS应用程序。最后对该应用程序的功能、用户接口等进行了介绍。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• §1.1 课题的提出
• 1.1.1 灾害的挑战
• 1.1.2 防灾减灾
• 1.1.3 城市综合防灾规划
• 1.1.4 土地利用综合防灾规划的提出
• 1.1.5 土地利用综合防灾规划中的空间决策支持技术
• 1.1.6 选题小结
• §1.2 相关概念论述
• 1.2.1 土地利用综合防灾规划
• 1.2.2 空间分析
• 1.2.3 空间决策支持系统
• §1.3 相关理论与技术的国内外研究现状
• 1.3.1 城市综合防灾规划
• 1.3.2 土地利用综合防灾规划相关领域研究进展
• 1.3.3 SDSS研究进展
• §1.4 论文的内容
• 1.4.1 存在的问题
• 1.4.2 论文的研究目标
• 1.4.3 论文的研究内容
• 第二章 建设用地抗震适宜性
• §2.1 引言
• §2.2 场地类别划分
• 2.2.1 钻孔点土层等效剪切波速与覆盖层厚度的计算
• 2.2.2 基于地统计学分析方法的空间拟合过程
• 2.2.3 场地类别判定的确定性方法和模糊综合评价方法
• §2.3 液化指数分析
• 2.3.1 砂土液化的评价方法与平台
• 2.3.2 液化指数概率方法
• 2.3.3 液化指数概率的空间分布模拟
• §2.4 地震危险性分析的FSHASA法
• 2.4.1 地震危险性分析
• 2.4.2 FSHASA法
• §2.5 地面稳定性指标
• 2.5.1 指标体系及模糊综合评价参数研究
• 2.5.2 空间分析数学模型
• 2.5.3 算例分析
• §2.6 建设用地抗震适宜性评价
• 2.6.1 评价方法
• 2.6.2 空间分析数学模型
• 2.6.3 算例分析
• 第三章 土地利用综合灾害风险分析
• §3.1 引言
• §3.2 LUCDRA方法
• 3.2.1 划定分析区块
• 3.2.2 灾害风险分析的要素
• 3.2.3 构建评价指标体系
• 3.2.4 基于AHP法的权重的确定
• 3.2.5 多层模糊综合评价
• §3.3 LUCDRA方法的应用
• 3.3.1 划分LUCDRA的土地单元
• 3.3.2 确定各个单元的第三层指标的隶属度并计算综合评价值
• 第四章 土地利用综合防灾规划空间决策支持系统的构建
• §4.1 LUCDP-SDSS的构建技术
• 4.1.1 系统开发的软件平台
• 4.1.2 系统开发方式
• 4.1.3 UML在系统构架中的应用
• 4.1.4 Model Builder在空间分析模型构建中的应用
• 4.1.5 系统数据库管理平台
• §4.2 LUCDP-SDSS应用程序设计
• 4.2.1 需求分析
• 4.2.2 功能设计
• 4.2.3 数据库设计
• 4.2.4 应用程序设计
• 第五章 总结和展望
• §5.1 全文总结
• §5.2 创新点
• §5.3 展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 发表的学术论文
• 获得的科研成果
• 参与的科研项目