[发明专利]一种基于夜间灯光数据提取地震烈度的方法

说明书

本发明提出的一种基于夜间灯光数据提取地震烈度的方法，属于夜间灯光遥感数据领域。本方法首先利用下载得到的全球夜间灯光数据裁剪出研究区地震前一年份和研究区地震年份的夜间灯光数据；提取地震前一年份和地震年份的夜间灯光数据差值，生成研究区各个区域的灯光亮度变化值的栅格数据；将栅格数据转换为点状矢量数据后，剔除0值，并进行空间插值，生成研究区灯光亮度变化值的栅格数据；然后对研究区灯光亮度变化值的栅格数据重分类，将栅格数据转换为面状矢量数据，并进行烈度赋值，进一步平滑处理后，最终生成地震烈度分布的面状矢量数据。本发明通过夜间灯光数据，准确提取地震烈度的分布情况，及时有效反映地震破坏情况。

技术领域

本发明属于夜间灯光遥感数据和地震领域，特别涉及一种基于夜间灯光数据提取地震烈度的方法。

背景技术

我国是一个地震频繁发生的国家，探究和了解地震发生后的烈度分布情况，对于降低地震造成的人员财产损失、扩宽现有的地震烈度调查方法、促进震后重建发展具有非常重要的战略意义，同时也能为相关政府部门制定及时制定震后营救提供数据参考和决策依据。

夜间灯光数据由美国国防气象卫星计划(Defense Meteorological Sate-lliteProgram,DMSP)装载的传感器(Operational Linescan System,OLS)通过获取夜晚城市灯光以及其它小规模居民地、车流等发出的微弱灯光所得到，并区别于黑暗的乡村背景。然而现有的夜间灯光数据被广泛地应用于城市动态扩展研究中，通过夜间灯光数据来评估地震烈度目前还无人涉足。现有的评估地震烈度方法还主要依靠震后大范围的人员实地调查。这种实地调查方法不仅耗费大量的人力物力，而且严重影响救援行动和救援时间。

地震烈度是表示地震破坏程度的一个指标，判定一个地区的地震烈度大小，不仅与此次地震的震级大小、震源深度、与震中的距离有关，还与地震波传播途径中的工程地质条件和工程建筑物的特性有关。地震的烈度在不同方向有所不同，在覆盖土层浅的山区衰减快，而覆盖土层厚的平原地区衰减慢。地震烈度与震中的关系不仅仅是简单的同心圆关系，还与各方面因素有关。例如5.12汶川地震中，震中在汶川，受损最严重地区却是北川县城。而在4.25尼泊尔地震，加德满都的受损情况比震中更严重，烈度更大。

目前，地震烈度的判定主要通过科技人员现场大范围调查地震对地表及工程建筑物影响的强弱程度来判定地震烈度的大小。得到的地震烈度分布不仅受不同的科技人员的主观影响还会造成某些区域可能没有实地调查而导致该区域地震烈度的不准确。同时这种实地调查的方法，也需要大量的人力和物力，并且耗费大量时间，延误最佳的救援时机。例如，5.12汶川地震发生一百多天后，中国地震局才正式公布了此次地震的烈度分布图。并且目前的地震烈度分布图都是大尺度宏观的表示，不够细化和准确。

发明内容

本发明目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种基于夜间灯光数据提取地震烈度的方法。该方法将地震前一年份和地震年份的研究区夜间灯光数据作差值，并结合空间插值技术，准确提取出不同区域的地震烈度，可准确便捷地反映地震破坏情况，为相关政府部门及时制定震后重建和管理提供数据参考和决策依据。

本发明提出的一种基于夜间灯光数据提取地震烈度的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)裁剪夜间灯光数据；从夜间灯光数据官方网站下载研究区的地震前一年份和地震年份的全球夜间灯光数据，根据研究区的矢量数据确定裁剪的区域,利用ArcGIS软件对下载得到的数据进行裁剪处理，生成裁剪后的研究区地震前一年份和研究区地震年份的夜间灯光数据；所述研究区为需要提取地震烈度的区域；

2)提取研究区地震前一年份和研究区地震年份的夜间灯光数据差值；通过ArcGIS软件中ArcToolbox工具箱的地图代数工具对步骤1)得到的裁剪后的地震前一年份和地震年份的夜间灯光数据进行差值计算，生成研究区各个区域的灯光亮度变化值的栅格数据；