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由于当今的技术和知识无法对地震进行准确预测,所以利用地理空间技术进行灾后评估对减少财产损失和人员伤亡起到至关重要的作用。机载激光雷达作为一个比较新型的对地观测技术,近年来受到广泛关注。自发地理信息(Volunteered Geographic Information),作为地理信息科学界的一个全新的概念,它能够让公众广泛参与到创建、收集和传播地理空间数据的过程中去。
通过使用震后激光雷达数据和三维地理信息系统数据,本文提出了两个新的基于三维空间中的三角形的坡度和坡向形状方程,并用它们对震后建筑物损毁情况进行自动评估。本文在实验中使用了模拟的四种不同屋顶的建筑物,这四种屋顶为平顶、单斜顶、三角形顶、四坡形平顶。并且模拟了三种震后建筑物损毁的情况,它们分别是:
(1)三层楼高的建筑物模型由于第一层楼发生垮塌变为两层楼高建筑物,建筑物的顶部完好无损,这种情况又被称为软弱层垮塌。
(2)两层楼高的建筑物发生严重损毁。
(3)建筑物完全倒塌。
在这些房顶上产生模拟的激光雷达点云数据。然后通过距离、面积、角度、体积、坡度和坡向这六种形状方程计算不同模型的三维形状标签,并对这些形状方程的性能进行评估。同时讨论了这些三维形状标签的相异性、敏感性和计算成本。结果表明,由坡度和坡向形状方程计算所得的形状标签比由距离、角度、面积、体积这些形状方程计算所得的三维形状标签能更好检测震后建筑物的损毁情况。本文验证了一个非常有前景的方法。该方法可以利用现有城市三维模型和震后激光雷达数据对震后的建筑物损毁情况进行快速自动的评估。
基于震后的激光雷达数据和从OpenStreetMap获取的自发地理信息数据,本文开发了一种新的方法用于震后道路自动探测。这种方法从激光雷达数据中获取道路高程剖面图,然后沿着坡面图进行波峰和波谷分析。在探测过程中,该方法能够自动排除如车辆、高压线、桥梁等伪阻塞点。本文首先使用了经模拟阻塞点算法修改后的加利福利亚州费利蒙市(Fremont)的激光雷达数据和从OpenStreetMap获取的道路中间线数据对本方法进行测试,然后又用2010年海地太子港(Port-au-Prince)区域的震后激光雷达数据、从OpenStreetMap获取的道路中间线数据和现场数据对该方法进行验证。结果表明该方法能够非常快速、有效地探测震后道路阻塞情况。
最后,本文描述了如何开发一个利用自发地理信息和激光雷达数据进行震后道路阻塞情况自动探测的富互联网应用程序。本文详细叙述了该应用程序在客户端和服务器端的架构。该应用程序提供的主要功能包括Shapefile文件上传,基于网页的地图要素编辑功能,道路阻塞情况探测和道路阻塞点下载功能。