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申请/专利权人：北京工业大学

摘要：本发明提供一种石窟寺及石刻地震灾害风险图编制方法。其包括：S1基础数据整理，包括基础地理信息数据、地震信息数据，场地勘探数据，文物本体调查数据，维护资料数据等；S2风险评估模型构建，包括风险指标选取、指标权重确定、风险评估计算方法确定；S3风险评估分析，包括风险值计算、风险等级划分等；S4制图成图。为确保评估方法的准确性及客观性，在指标赋权及风险评估中引入模糊层次分析法Fuzzy‑AHP、优劣解距离法TOPSIS、秩和比法RSR等多种方法。经实际测试，此方法得到的石窟寺及石刻的地震灾害脆弱性及风险值与实际较为吻合。该方法为石窟寺及石刻的预防性保护提供了有力依据，对减轻石窟寺及石刻等文物的损毁具有积极的意义。

主权项：1.一种石窟寺及石刻地震灾害风险图编制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：基础数据整理S11:基础地理信息数据整理包括研究区域的地形地貌，地形地貌包括等高线、高程点、DEM，行政区划、文物的本体轮廓及点位坐标；若缺乏电子地图，需用相应的纸质图进行矢量化处理；S12:地震信息数据整理收集石窟寺地震风险图编制所需的地震特征数据及地震相关的资料，包括石窟寺地震风险图编制区域的地震动峰值加速度、地震设防烈度、设计地震分组；对于需考虑周边次生灾害影响的区域，收集分析范围内次生灾害源的相关资料，特别是对文物存在影响的工程和建筑物；S13:场地勘探数据整理收集石窟寺地震风险图编制区域内对地震效应存在影响的资料，包括区域的场地类别、抗震地段类别；对周边存在包括采矿活动的区域，收集其地面变形的资料数据；收集石窟寺区域内岩体相关资料，包括地层岩性特征、岩土的工程地质特征这些与石窟文物开凿岩体直接相关的资料；S14:文物本体调查数据整理收集石窟寺地震风险图编制区域内文物本体的相关数据，包括文物本体的尺寸、崖体状况、洞窟渗水状况、危岩体状况、节理发育状况；对于与文物价值相关的资料也应收集，包括保护级别、开凿时期、造像高度、雕刻及壁画数量；S15:维护资料数据收集石窟寺地震风险图编制区域内文物进行加固处理和日常维护的相关资料，包括文物维护的次数、管理机构的专业程度、文物保护规划的颁布和实施情况；S2：构建风险评估模型S21:确定评价指标并构建递阶层次指标评估体系；递阶层次指标评估体系最上层为目标层；中层为准则层，是风险评估的主要影响因素；下层为指标层，分为一级指标即解释准则层，二级指标则是更具体的解释一级指标的含义；其中准则层包括地震灾害危险性、孕灾环境敏感性、文物本体脆弱性及防灾减灾能力四个方面；准则层又划分为15个一级指标和19个二级指标；其中一级指标包括表征地震灾害危险性的地震动峰值加速度、地震烈度、周边次生灾害源；表征孕灾环境敏感性的场地类别、抗震地段类别、地面变形；表征文物本体脆弱性的岩体性质、崖体状况、危岩体、洞窑状况、价值；表征防灾减灾能力的现状维护情况、窟檐存在情况、管理机构、保护规划；其中文物本体脆弱性又具体划分为岩体基本质量等级、岩体软弱层厚度、岩体风化程度、崖体形态、崖顶坡度、危岩体数量、最大危岩体面积、危岩体险情程度、裂缝发展程度、洞窑形制、洞窑间距、高跨比、开洞率、洞窑层数、洞窑渗水状况、保护级别、开凿时期、主造像高度、雕刻及壁画数量19个二级指标；S22：指标权重确定本次石窟寺地震风险评估的权重基于层次分析法对权重进行确定，层次分析法将整个评估体系分为了目标层、准则层和指标层3个层次；通过对石窟寺相关领域的专家或在石窟寺文保单位工作的研究人员10名以上专家进行问卷调研，专家在同一层次中对各个因子进行重要性排序，将得到的问卷信息进行汇总处理，确定各个指标之间的相对重要性；采用3标度法，基于两两对比矩阵来获得指标因素之间的相对重要性，计算判断矩阵的最大特征值和对应的特征向量，从而计算出不同指标的权重；S23：风险评估计算方法确定根据已建立的石窟寺地震风险评估体系，结合灾害风险评估的相关理论研究，基于风险＝危险性×敏感性×易损性防灾减灾能力的计算模型，构建石窟寺地震风险评估的计算方法； 式中：R表示石窟寺地震风险值；ωrr＝1,2,3,4与Urr＝1,2,3,4分别代表地震危险性H、孕灾环境敏感性S、文物本体脆弱性V以及防灾减灾能力C的权重和其对应赋值；ni表示各二级指标的个数，Vi为文物本体脆弱性评估值；nj表示三级评估指标的数量；ωi,j表示各三级指标的权重；S3：风险评估分析S31风险值计算将整理的基础数据赋值，并根据S22中的权重信息和S23的计算公式得到石窟寺及石刻的文物本体脆弱性及地震风险值；将地震风险值按下式进行归一化； 或其中，Fi*是相关指标赋值或测量值Fi的归一化值，Fmin是所有洞窟指标赋值Fi的最小值，Fmax是所有洞窟指标赋值Fi的最大值；S32：风险等级划分对计算得到的风险值利用自然断点法进行分级，将其分为高、较高、中、较低、低五个等级，得到石窟寺及石刻相对文物本体脆弱性及地震风险等级；S4：制图成图即根据风险图制图成图的标准，将基础地理信息、文物信息与风险信息按照一定的规则进行排布展示与成图的过程；风险图制作充分利用GIS技术和数据库技术，以风险图设计为基础，完成数据处理与图型编辑；石窟寺及石刻的地震灾害风险图绘制过程如下：S41:确定绘制范围，由基础地理信息与文物本体信息生成编制区域的底图；首先完成各类数据的预处理，包括文件格式的转换、统一坐标系统、投影变换、数据的空间校正及属性字段的整理，形成可供编图直接使用的矢量数据；利用基础信息分析完成的基础信息图形数据库制作因子分析图，并建立栅格形式的各因子的基础图层数据库；其次是地理基础底图的编制，建立地理基础底图图型数据库；S42:将相关的地震灾害风险分析计算结果叠加在编制区域的基础底图上，形成地震灾害风险图；对于基础信息专题要素，要利用空间位置关系或是某个属性字段作为关键字段与基础底图进行关联，并按照符号化标准绘制专题要素；通过空间位置关系与基础底图进行叠加，并要严格按照地震风险分级符号标准将专题数据进行制图表达；利用ARCINFO提供的计算与分析工具，对危险性评价、脆弱性评价、敏感性评价以及防灾减灾能力评价结果进行组合评判，划分每个栅格的风险度，作为最终成果风险图；S43:将绘制成果按照要求进行检查并输出；对图面其余辅助要素进行统一的编制，包括图框、图名、图例、比例尺和指北针配置；在完成以上编制工作后，通过地图内容校对、各类要素制图表达的审核这些质量检查工作，即正式完成。

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