[发明专利]基于模糊数学的建筑区域结构特征提取及震害预测方法

说明书

本发明公开了基于模糊数学的建筑区域结构特征提取及震害预测方法，包括以下步骤：S1、根据需要测量的建筑区域，规划无人机的拍摄巡航路线和航高；S2、所述无人机进行倾斜摄影，得到影像；S3、根据所述影像建立点云三维模型；S4、根据所述点云三维模型提取建筑几何信息；S5、取多个典型模型建立模型数据库，并通过服务器更新所述模型数据库；S6、所述模型数据库结合模糊识别原则得到震损预测模型，所述建筑几何信息通过震损预测模型得到震损数据。本发明可对建筑区域内多个建筑物进行批量提取，显著减少了工作时间，提高了工作效率；通过建筑几何信息预测震损情况具有便捷、高效等特点。

技术领域

本发明涉及无人机应用领域,尤其涉及基于模糊数学的建筑区域结构特征提取及震害预测方法。

背景技术

随着城市中人口、建筑和基础设施的密集化发展，城市中一旦发生地震灾害将导致严重的后果，区域震害预测对减轻地震灾害风险具有非常重要的意义。

基于易损性矩阵的结构易损性方法因其简单易行的优点，曾广泛应用于上个世纪的城市区域震害模拟中。该方法主要通过调查震害历史，给出不同建筑类型在不同地震烈度下达到某一破坏状态的概率，利用概率论的方法进行震害模拟。但其缺点在于，由于采用统计学的方法进行震害预测，其结果无法反映具体建筑物的破坏状态。为弥补上述方法的缺点，美国联邦应急管理署(Federal Emergency Management Agency)提出了基于能力-需求分析的建筑震害预测方法，并开发了HAZUS(The Hazards U.S，灾害评估管理系统)软件。该方法采用拟静力分析代替动力分析，通过地震动反应谱与建筑性能曲线的交点，来进行建筑的震害预测，目前已在全球范围内有了广泛的应用。然而，由于其采用单自由度体系对建筑进行简化，高阶振型对结构震害的影响是无法考虑的。鉴于HAZUS以上缺点，有学者采用精细模型(有限元模型或离散元模型)对城市区域建筑进行建模，并用其进行区域震害模拟，例如日本东京大学堀宗朗教授以建筑物高度估算结构平动周期、建筑类型估算阻尼比，通过多自由度剪切层模型评估城市级别的建筑结构地震响应的方法和清华大学陆新征提出的层剪切模型，都已在单体建筑的震害模拟中得到了较为广泛的应用。由于采用精细模型进行分析，并且满足区域震害预测时效性的需求，计算系统只能依靠超级计算机完成城市区域的震害模拟，难以得到广泛应用。

上述方法对于每一个新的区域，都需要重新进行勘察、建模和运算。上述方法逆向演绎思路即是用区域模型中的建筑特征信息，匹配结构数据库中的易损性结果，进而得出区域性震害损失评估。逆向评估由于建立在精确的区域模型和易损性分析之上，故在数据库足够的情况下，精度显然高于前者；而从计算量来看，针对一个新的区域，前者的计算复杂度是指数级的，而后者则是对数级的。

发明内容

本发明的目的是为了克服以上现有技术存在的高阶振型对结构震害的影响是无法考虑和只能依靠超级计算机完成城市区域的震害模拟难以广泛应用的技术问题，提供了基于模糊数学的建筑区域结构特征提取及震害预测方法。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：基于模糊数学的建筑区域结构特征提取及震害预测方法，包括以下步骤：

S1、根据需要测量的建筑区域规划无人机的拍摄巡航路线和航高；

S2、所述无人机进行倾斜摄影得到影像；

S3、根据所述影像建立点云三维模型；

S4、根据所述点云三维模型提取建筑几何信息；

S5、取多个典型模型建立模型数据库，并通过服务器更新所述模型数据库；

S6、所述模型数据库结合模糊识别原则得到震损预测模型，所述建筑几何信息通过震损预测模型得到震损数据。

更优的选择，步骤S1中的所述拍摄巡航路线的航向重叠率包括60％～80％。