任务完成情况自评价.doc

精品文档国家科技支撑计划课题中期检查报告课题名称： 村镇区域综合防灾减灾信息系统研究及示范 课题编号： 2014BAL05B07 课题承担单位（盖章）： 武汉大学 二一六年七月十五日II欢迎下载。课题执行情况统计表课题编号2014BAL05B07课题名称村镇区域综合防灾减灾信息系统研究及示范项目组织单位教育部课题实施周期2014年01月至2017年12月进展情况（1）1.按计划进行 2.进度超前 3.拖延 4.调整进展情况为3.4.时简要说明情况课题参与单位情况参与单位数：1个。其中：1.事业型研究单位个2.其他事业单位个3.大专院校1个4.企业个5.转制为企业的科研院所个6.其他个参加研究工作人员总 数64人其中：高级职称15人初级职称0人中级职称6人其他人员43人投入研究的工作量（人月）：1260培养人才取得博士学位5人取得硕士学位16人课题已取得的成果新产品（或农业新品种）、新材料、新工艺、新装置、计算机软件等5项（其中1项软件著作权正在申请中）。发表科技论文22篇（其中4篇已收录，尚未出版），其中向国外发表2篇；出版科技著作部万字。申请国内专利6项，其中申请发明专利6项； 申请国外专利项，其中申请发明专利项。获得国内专利授权项，其中获得国内发明专利授权项；获得国外授权专利项，其中获得国外发明专利授权项。研制技术标准：国际标准项，国家标准项，行业标准项完成技术标准：国际标准项，国家标准项，行业标准项成果应用数项；成果转让数项，成果转让获得收入万元。获得国家科技奖励项，获得省部级科技奖励项。课题经费预算总预算：628万元；其中，支撑计划拨款：628万元。已执行预算：146.96万元；其中，支撑计划拨款：146.96万元。资金落实及支出情况累计本年度累计到位资金合 计557.40万元557.40万元支撑计划拨款557.40万元557.40万元其他国家级拨款（含部门匹配）万元万元地方政府拨款万元万元贷款万元万元自有资金万元万元其中：企业资金万元万元其他资金万元万元累计支出合 计146.96万元146.96万元其中：购置仪器设备23.46万元23.46万元其中：支撑计划拨款用于购置仪器设备23.46万元23.46万元课题实施以来各类匹配资金是否按计划到位是 否课题负责人姓 名詹庆明工作单位及职务武汉大学城市设计学院，二级教授、副院长电 话+86 27 68773062 (办), +86(手机)传真+86 27 86773062E-课题联系人姓 名肖映辉工作单位及职务武汉大学城市设计学院，副教授电 话+86(手机)传真+86 27 86773062E-14欢迎下载14欢迎下载14欢迎下载14欢迎下载。目录一、课题总体目标及年度计划1（一）课题总体目标1（二）年度计划1二、课题计划执行总体情况2（一）课题任务完成情况2（二）课题调整情况8（三）课题预算及执行情况8（四）课题任务与目标实现的预期10三、成果及其应用情况12（一）取得的成果及创新性12（二）成果应用及已取得或预期的效益22四、组织管理经验及产学研联合模式与机制33五、存在问题及建议34（一）技术研究方面34（二）课题开展方面34一、课题总体目标及年度计划（一） 课题总体目标课题总目标：本课题研究无人机及搭载的光学传感器和激光扫描仪获得的地形、地貌及村镇用地、建筑、交通市政设施等信息的快速提取方法和技术；研究和应用多学科、跨学科的灾害相关理论、方法,并结合地质及工程灾害数据库和案例库,构建山区村镇的地质灾害、地震灾害及洪水灾害的风险评估模型；研究和应用有利于科学防灾减灾的村镇规划理论、方法的科学体系；构建基于3S技术集成的防灾减灾规划支持系统；在选定的实验示范基地，实施和实验所提出和集成的方法、技术、平台，检验整个系统的实际应用效果，验证该系统的可行性和有效性，为该系统的推广应用提供示范，为我国村镇防灾规划提供可行、科学、先进的支持平台和示范案例。（二）年度计划项目总计划：2014年：完成课题整体框架构建，应用软件构架初步完成，数据预处理完成精度测试；发表论文不少于 6篇。2015年：理论模型和初步测试；风险评估模型；原型系统测试，完成无人机数据处理软件设计；发表论文不少于 7篇。2016年：评价模型应用测试, 规划支持系统测试，完成无人机数据处理软件系统集成，中国专利1 项，申报软件著作权 2项，发表论文不少于 8篇。2017年：规划支持系统集成和测试，完成示范区无人机实验，规划成果图集，申报和应用中国专利各 1项，申报软件著作权 3项，发表论文不少于 9篇。 二、课题计划执行总体情况（一）课题任务完成情况根据国家自然科学基金项目村镇区域综合防灾减灾信息系统研究及示范（2014BAL05B07）的研究计划部署，2014年01月至2016年06月，在项目负责人詹庆明教授的带领下，研究团队顺利完成了工作计划。1基于无人机系统平台以及 LiDAR 技术面向村镇地区的空间数据智能获取技术在研究内容方面：针对项目的总体目标以及各年度的计划，本任务对其进行了合理安排。目前，本任务已研发了海量点云数据组织与实时可视化技术、不同平台激光点云数据配准、激光点云数据自动滤波及高精度 DEM 生成技术以及部分基于激光点云数据的村镇地物智能提取技术。完成了低空村镇遥感数据处理软件系统设计；完成了低空村镇遥感数据处理软件系统设开发，实现了多机、多核的两级并行处理算法，并能通过利用GPU实现对影像处理过程的硬件加速；完成了神农架木鱼镇和松柏镇1:2000比例尺低空摄影；完成了神农架木鱼镇和松柏镇野外控制点的测量，并开展了数据处理，全面测试软件系统的功能，提交了相应的DOM成果。软件研发方面：项目组还对软件的功能、界面等方面进行详细的设计，并且以搭建好了LiDAR数据处理软件的整体框架，实现了：海量点云数据的索引建立和可视化，点云高质量滤波和DEM生成，以及建筑物自动提取和三维重建等。在成果应用方面：本项目积极将已研究成果应用于各个部门以及不同的领域，如南海区域浅海和岛礁地形模型构建、烟台黄海区域海岸带滑坡坡体检测、成都市附近考古、南方电网电力走廊地形构建等等，在经济和社会效益方面取得了重要的作用。2村镇灾害风险评价模型课题基本内容已完成70%，整体完成情况较好，2014年至2016年上半年课题任务完成如下：（1）建立了村镇自然灾害等级识别及危险性的模糊综合评价模型，实现了对滑坡、泥石流等灾害的危险等级识别以及危险性评价；（2）建立了村镇灾害等级的灰色神经网络预测模型，实现了对示范区内泥石流灾害等级的预测；（3）完成了对单体滑坡的村镇建筑工程及设施抗灾能力的评价模型，对于泥石流灾害的抗灾能力评价模型仍在建立过程中；（4）构建“村镇单体滑坡、泥石流灾害风险等级模糊综合评价模型”，对神农架林区多个滑坡、泥石流进行了灾害等级评价、危险性评价、易损性评价及风险评价；（5）基于神农架历年降雨实测资料，利用可靠度理论和耿贝尔模型，对神农架的多个单体滑坡进行渗流场模拟和年发生概率进行了预测；（6）完成示范区地质灾害易发性分区图；（7）结合示范区实际调查情况、总结国内外专家研究成果，提出了示范区地震灾害损失预测模型，将地震灾害损失预测分为“地震确定”和“地震不确定”两种情况，并确定了两种情况下的计算方法，通过Visual Studio2010系统开发平台进行了示范区地震灾害损失预测系统的开发；（8）结合地震灾害损失预测结果，借鉴国内外有关地震灾害评估的有关研究，地震灾害评估模型的构建已经基本完成；（9）完成村镇地区山洪和地质灾害的多灾种综合风险评估及基于云模型的村镇山洪承灾能力评价，村镇承灾体脆弱性评价已基本完成。3村镇防灾规划方法及评价从项目启动至今，项目具体任务完成情况如下：2014年度，已完成国内外村镇综合防灾理论及案例的文献资料阅读和整理，搜集示范区防灾减灾相关的基础资料；已完成村镇综合防灾规划的理论研究，构建“村镇防灾规划方法及评价”的整体研究框架；已完成理论研究中产生灾害的影响因素（地震、洪水、地质灾害）及灾害影响特征研究。2015年度，已完成理论研究中县域、镇域、村镇三个层级，防灾空间等级结构、疏散交通网络、避难场所设施系统（应急避难、医疗、场所、物资保障）、生命线系统（供水、电、通讯等）、防灾分区等多个方面的防灾避难体系研究；已完成理论研究中村镇防灾避难公共空间的类型、防灾避难系统形态、防灾避难疏散通道形态、防灾避难场所空间形态等村镇防灾避难公共空间的形态研究；已初步建立村镇综合防灾减灾规划评价框架及评估思路，如下图；已完成示范区（神农架林区木鱼镇）的现场调研和基础资料搜集。图1 镇综合防灾减灾规划评价框架及评估思路图2016年度，正在开展以神农架林区木鱼镇为示范区的示范应用准备工作，以及村镇综合防灾减灾规划评价系统的建立与测试。4. 村镇综合防灾减灾规划支持系统到目前为止项目组已完成：（1）构建了示范区基础空间信息数据库。示范区为神农架林区，数据库内容涵盖神农架林区地质灾害分布情况、地形地貌地质信息、村镇建设基本情况，以及重点研究区域松柏镇和木鱼镇的详细信息。（2）搜集了全球范围内2229个相关案例。其中根据全国地质灾害通报和相关新闻检索的侧重于灾害救援的案例共250例、从美国国家海洋和大气管理局(NOAA)获取的地震数据库中案例共1257例、EM-DAT获取的欧美和中国灾害案例共502例、神农架本地地质灾害案例共220例。（3）开展了村镇防灾减灾规划方法与策略研究，如基于地质灾害时空分布的村镇防灾规划方法及策略研究，已完成地质灾害空间自相关研究、影响地质灾害的自然要素和人为要素指标体系研究、人为建设活动对地质灾害影响程度的量化研究。其他相关研究还包括基于Logistic回归的神农架林区崩滑流灾害风险评价研究；基于GIS技术的松柏镇滑坡灾害点影响范围研究；以重点区域木鱼镇为研究区基于自然灾害风险分析的山地城市避难场所研究。（4）完成了村镇区域防灾减灾规划支持系统的框架构建、系统界面与主要功能设计，并开发了规划支持系统基础版本，此版本已具备ArcGIS 系统的基本操作功能。5. 应用示范（1）已开展的研究开发活动从项目启动至今，项目具体任务完成情况如下：1）2015年5月，完成了神农架示范基地初次调研及数据收集，主要涉及神农架林区的相关规划成果及基础地理数据，如下表所示：表1 神农架林区规划成果汇总列表表2 神农架林区基础地理信息汇总列表2）2015年10月，前往湖北省基础地理信息中心、湖北省测绘成果档案馆进行调研，并收集“数字神农架”及其相关数据，如下图所示；图2 松柏镇三维模型数据（“数字神农架”）3）2016年1月，前往武汉市规划研究院进行调研，了解神农架林区相关规划背景，并收集相关数据；4）2016年6月，在神农架林区政府的支持下，顺利召开课题的“示范启动会”，确定示范基地为松柏镇，并完成了研究基地的数据收集及调研。图3 课题组召开神农架林区示范启动会本课题年度任务完成情况如下表所示：表3 2014-2016年度任务完成情况表年度年度任务完成情况2014年度国内外案例研究及示范区调研（1）美国联邦应急管理部（FEMA）的HAZUS-MH项目案例研究（2）示范区概况资料收集及初步调研2015年度示范区基础信息系统数据库初步构建和初步开发（1）完成林区相关规划成果数据库的收集（2）完成林区基础地理信息的收集2016年度示范区示范应用准备及初步防灾规划示范应用（1）以神农架松柏镇为例，确定示范应用（2）基本完成松柏镇的数据收集（3）松柏镇防灾规划示范应用概念规划进行中（2）示范基地情况课题选择松柏镇作为示范应用案例。经过多次的现场及相关单位调研，目前已基本完成松柏镇的数据收集，初步建立基础信息数据库，主要信息如下所示。松柏镇防灾规划编制工作正在进行中。表4 松柏镇示范应用基础数据库构成序号数据类型数据名称数据格式数据年代数据说明1基础地理信息数据DLG数据MDB2014按定位基础、水系、居民地及设施、交通、管线、地貌、植被和土质、境界、注记等要素分16个要素集存放2DOM数据GeoTiff20140.2米地面分辨率3DEM数据IMG20151:2000，2米格网间距4三维模型数据5地名地址数据Shape2014地名地址数据包含行政地名地址和公共兴趣点（POI）等内容6地理国情监测数据2015地表覆盖数据（矢量数据、栅格化数据）、道路网络数据、水系网络数据、构筑物、地理单元、原数据、DOM数据（0.5米分幅、整景）、DEM数据（2米DEM、10米DEM、10米经纬度DEM、10米坡度坡向）、样本点数据（矢量点、样本照片及实例）、控制点数据（矢量点、控制点照片文件）7镇区矢量地形数据CAD20138镇区规划基础信息镇区行政区划CAD20149镇区用地现状CAD201410基础设施建设现状CAD201411居民点建设现状CAD201412土地利用现状CAD201413镇区防灾现状CAD201414镇区社会经济统计数据CAD201415交通建设现状CAD201416镇区产业发展现状word201417镇区建设项目库word201418镇区建设规划规划文本word201419规划说明书word201420规划图册JPG2014图4 松柏镇示范应用数据收集范围（二）课题调整情况村镇建筑工程及设施抗灾能力模糊综合评价模型中：建筑设施抗灾能力评价模型、多灾种联合作用的风险评估；滑坡、泥石流多灾种风险评价模型中：降雨条件下室内滑坡、泥石流灾变演化的模型试验，上述2项内容将调整至2016年下半年度完成。其他课题的课题任务与目标、计划安排未进行调整。（三）课题预算及执行情况本课题总预算628万元，其中支撑计划拨款628万元。目前累计到位557.40万元，按照武汉大学有关科技支撑计划专项经费管理相关规章制度，已执行预算146.96万元。具体支出明细如下：表5 本课题支出明细表行号科目预算批复数累计支出结余专项经费自筹经费合计专项经费自筹经费合计专项经费自筹经费合计1经费支出合计628.00 628.00 146.96 146.96 481.04481.042（一）直接费用529.75 529.75 81.97 81.97 447.78 447.78 31、设备费115.30 115.30 23.46 23.46 91.84 91.84 4（1）购置设备费29.10 29.10 7.92 7.92 21.18 21.18 5（2）试制设备费5.00 5.00 4.60 4.60 0.40 0.40 6（3）设备改造与租赁费81.20 81.20 10.94 10.94 70.26 70.26 72、材料费53.35 53.35 1.79 1.79 51.56 51.56 83、测试化验加工费30.50 30.50 30.50 30.50 94、燃料动力费20.44 20.44 20.44 20.44 105、差旅费68.75 68.75 11.14 11.14 57.61 57.61 116、会议费24.00 24.00 127、国际合作与交流费40.66 40.66 3.06 3.06 37.60 37.60 138、出版/文献/信息传播/知识产权事务费45.50 45.50 2.74 2.74 42.76 42.76 149、劳务费108.85 108.85 38.71 38.71 70.14 70.14 1510、专家咨询费22.40 22.40 1.07 1.07 21.33 21.33 1611、其他支出17（二）间接费用98.25 98.25 64.99 64.99 33.26 33.26 18其中：绩效支出25.03 25.03 （四）课题任务与目标实现的预期1基于无人机系统平台以及 LiDAR 技术面向村镇地区的空间数据智能获取技术在研究内容方面，课题组已完成了海量点云数据管理和可视化、点云高质量滤波和DEM生成，在基于激光点云数据的村镇地物智能提取技术方面已完成了建筑物的自动提取，在植被、道路提取方面已进行相关资料的查找以及代码的实现，预计2016年能够完成。在成果发表方面，由于审稿周期过长，课题组文章大部分处于审稿阶段，下一步要注意此方面情况。在软件开发方面，软件的框架已经搭建完成，基本功能已实现。在主题功能方面，滤波、建筑物提取已集成，下一步把重点工作放在植被、道路的实现，以及软件的测试、完善和维护上。目前项目已根据课题的任务与目标，提前完成了无人机影像采集各项年度计划任务，并且已完成了低空遥感数据软件平台的构建和软件的研制。经初步测试与验证，平台和软件性能基本均能满足立项申请书各项技术指标。因此本子课题能够如期完成课题规定的任务与目标。2村镇灾害风险评价模型建立先聚类后识别的灾害等级评估方法体系，为村镇综合风险评价提供依据。根据不同自然灾害的特点，以灾度为目标建立BP神经网络模型，对灾害等级进行预评估，为村镇规划综合风险评价提供前瞻性的依据。构建村镇规划综合风险评价指标体系，并利用模糊层次分析法，对规划城镇的风险等级进行评价，根据规划村镇的特点，结合小城镇防灾减灾中出现的问题，借鉴城市防灾减灾的法律法规和方法措施，参考小城镇规划中的一些防灾减灾要点，进行单一灾害以及多种灾害联合作用的风险评估，为灾害风险防范提供依据。建立村镇规划的灾害预警系统，根据该系统的预警值，为规划选址中规避风险等级高的区域进行村镇建设提供依据。3村镇防灾规划方法及评价本子课题均严格按照研究计划执行，依据目前的课题研究进展，课题投入及组织管理情况，本子课题能够完成预定的目标任务。4. 村镇综合防灾减灾规划支持系统本子课题均严格按照研究计划执行，依据目前的课题研究进展，课题投入及组织管理情况，本子课题能够完成预定的目标任务。5. 应用示范本子课题均严格按照研究计划执行，依据目前的课题研究进展，课题投入及组织管理情况，本子课题能够完成预定的目标任务。三、成果及其应用情况（一）取得的成果及创新性1. 创新性成果（1）基于无人机系统平台以及 LiDAR 技术面向村镇地区的空间数据智能获取技术1）机载激光点云自动化滤波及其高质量DEM生成方法点云滤波一直以来是点云处理中的一个热点问题。目前，滤波算法有数学形态学滤波、渐进三角网、基于坡度滤波、点云分割滤波等，但存在许多问题，如：算法适应性较差，不能满足实际生产中变化复杂的场景；对于断裂地形的提取误差大，难以保持地形的完整性，影响高质量DEM的自动生成，需要大量的后续人工编辑。据此，课题组提出多方法集成方案，将点云分割滤波方法和数学形态学滤波方法融合，采用多种实体模式进行滤波处理，继承两者保持地形特征的优势，并形成互补之势，弥补两种方法的不足之处。点云分割滤波方法能够提取大型建筑物，消弱了数学形态学中大窗口的cut-off现象，数学形态学方法弥补了点云分割滤波方法的区域适应性问题。由此，两种方法的融合，可以适合于城区、山区以及混合地形区域，且能够保持地形特征。经过ISPRS样例数据的测试，并与国内外其他滤波方法比较，本方法在技术指标上达到先进水平。2）基于形态学尺度空间的建筑物点云提取三维建筑物信息在城市规划与管理、移动通信、灾害应急与评估、环境模拟、车辆导航等方面具有重要作用。已有许多学者研究从LIDAR点云中提取建筑物，但不同场景下建筑物的稳定提取依然困难。为提高建筑物与其他地物在机载激光点云中的区分能力，提出了一种基于形态学尺度空间的建筑物点云自动层次提取方法。首先，在点云滤波后，从非地面点云中提取建筑物候选区域；然后，通过形态学重建和点云平面分割方法对建筑物候选区域构建多尺度空间，并建立目标区域的拓扑关系图；最后，在拓扑关系图基础上，利用5种特征量对目标区域分类以提取建筑物点云。为了测试算法的性能，将算法提交ISPRS评估，并与其他算法比较，如下图所示。从评估结果可以看出，本课题组提出的算法（简称WHU_YD）对场景的适应性最强，且在同类方法中总体水平最好。图5 Vaihingen测试集评估结果图6 Toronto测试集评估结果3）海量点云数据组织与实时可视化技术激光点云数据具有数据量大的特点，如何有效的组织、管理海量点云数据，并进行高效快速的可视化，是一个重要问题。本文首先使用八叉树，对点云进行空间划分，生成索引缓存，并构建LOD树。生成索引缓存后，依据点云数据的空间组成结构与位置关系，构建LOD索引树。然后使用OpenGL技术对点云进行显示。利用建立索引阶段生成的LOD索引树，在内存中构建场LOD树。使用多线程技术与Out-Of-Core内外存调度，记录当前视点的位置，并使用后台线程预加载进入视口的点云缓存。当已加载的点云远离视口后，同样使用后台线程对其进行卸载，这样可以保证内存中只加载当前需要浏览的点云数据，从而实现海量点云数据的组织和快速可视化。3）无人机影像并行处理技术低空村镇遥感数据处理软件系统在计算机高速联网的支撑下，通过最优化理论和多级优化算法，对任务队列进行高效合理的自动管理与分配，并进一步利用GPU实现对影像处理过程的硬件加速，实现持续或者近似100%地利用所有计算机、所有CPU和所有GPU，从而使生产效率最大化。4）无人机影像智能匹配技术为了实现自动化快速处理，必须研究能够自动跨越无法成功匹配像对的智能匹配技术。该技术在有导航或POS数据的情况下，它在导航数据或POS数据的引导下恢复飞行航线指导特征匹配，如果没有导航或POS数据，则利用特征匹配算法、RANSAC以及几何约束条件进行匹配与像对鉴别处理。特征匹配完成后，构建测区初始的自由网，然后进行灰度相关与最小二乘匹配，为高精度区域网平差提供可靠的像点观测数据，并构建稳定的区域自由网。（2）村镇灾害风险评价模型1）在滑坡、泥石流灾变模型研究中，为了获得边坡体抗剪强度参数，提出了及成功制作出一种可适应自由剪切变形的活动板叠环剪切仪；2）将模糊综合评价法与平面坐标相结合，提出一种新的泥石流风险评价法：模糊坐标法；3）将基于信息熵的模糊评价法引入滑坡的危险评价中，建立了信息熵的模糊综评价模型，完成了对神农架林区典型滑坡的危险性评价工作；4）将滑坡破坏概率与极值降雨时间概率分析相结合，得到单体滑坡失稳的年概率；5）建立了基于模糊综合评价法和AHP-Entropy的区域地质灾害易发性评价模型，完成了对神农架林区区域滑坡灾害的易发性评价。6）提出了地震灾害损失预测模型，将地震灾害损失预测分为“地震确定”和“地震不确定”两种情况，通过“地震确定”时的地震灾害损失预测模型可以计算任意地震强度下地震造成的财产损失和人员死亡情况；通过“地震不确定”时的地震灾害损失预测模型可以计算未来50年内地震灾害造成的财产损失和人员死亡的期望值。在Visual Studio2010平台上，采用C#语言，并调用ArcGIS Engine10.0部分组件进行地震灾害损失预测系统的初步开发工作。7）完善了我国山洪灾害风险评估以及预测在空间尺度上的进一步研究，以往对山洪的研究往往评价单元到县市，对神农架林区山洪的研究将其细化到村镇，对山洪灾害风险评价单元的确定和选取提供了参考。（3）村镇防灾规划方法及评价通过对所有造成灾害的影响因子进行梳理和分析，确立不同影响因子的权重，从而建立村镇灾害危害评估框架及评估系统，为村镇空间防灾规划和防灾支持系统的研究提供有力的数据支撑。（4）村镇综合防灾减灾规划支持系统1）利用3S技术，为示范区建立了基于ArcGIS平台针对地质灾害防治的基础空间信息数据库。数据内容详实，除了应用于地质灾害相关研究外，还可应用于灾害防治规划决策制定及方案生成等领域，是具有极高实用性的地质灾害防治专项数据库，在国内相关领域鲜见。2）根据相关研究，确定了针对每类灾害的不同的具体入库内容，全国地质灾害通报和相关新闻检索的侧重于灾害救援的案例共250例、从美国国家海洋和大气管理局(NOAA)获取的地震数据库中案例共1302例（包括大陆565例，台湾91例，日本395例，美国251例）、EM-DAT获取的欧美和中国灾害案例共1056例、神农架本地地质灾害案例共220例。项目组构建的历史灾害案例库在国内村镇地质灾害案例搜集工作中灾害属性较为全面，国外灾害案例搜集工作中涉及灾种较为多样化,通过案例检索借鉴同类型相似度较高的历史灾害案例发生时的救援措施，为当前灾时救援提出指导性建议。3）村镇防灾减灾规划方法与策略研究方面：基于地质灾害时空分布的村镇防灾规划方法及策略研究方面，对地质灾害防治研究，不仅从山体高程、坡度等自然要素层面去分析，而且考虑人为建设活动对地质灾害的影响性。还考虑了地质灾害发生空间位置特征，并采用空间自相关多元回归模型来量化灾害的影响；基于Logistic回归的神农架林区崩滑流灾害风险评价研究以示范区基础空间信息数据库为研究基础，得到区域崩滑流灾害风险评价结果及重点区域滑坡灾害点具体影响范围，该结果可作为区域规划方案生成和策略制定的重要依据；基于GIS技术的松柏镇滑坡灾害点影响范围研究，系统地总结滑坡灾害的研究历史及发展情况，收集多种滑距预测方法，分析各方法的优缺点及适用范围，在结合松柏镇滑坡现状的情况下，提出基于GIS技术的松柏镇滑坡灾害点影响范围确定方案；以重点区域木鱼镇为研究区基于自然灾害风险分析的山地城市避难场所研究采用了定性与定量结合方法、GIS空间分析方法、信息量模型方法等以数据驱动的研究方法，较以往城乡规划中多以定性方法为主导的防灾减灾专项规划研究有较大的不同，前者更具客观性和科学性以重点区域松柏镇为研究区进行基于工程系统规划方法的村镇生命线系统灾损敏感性评价，对道路、电力、通讯、给水、燃气、排水六大生命性系统进行单功能灾损敏感性和综合灾损敏感性分析，采用定量分析， GIS空间分析的研究方法，弥补了国内村镇地区对生命线系统规划方面的空白，提供良好的规划基础。4）项目组当前正在开展的重点任务之一在于构建支撑村镇区域防灾减灾规划的支持系统，已构建系统的基础版本，未来将实现多源数据融合、开发地质灾害风险模型与规划模型等，完善系统。 2. 成果的意义与作用（1）基于无人机系统平台以及 LiDAR 技术面向村镇地区的空间数据智能获取技术本课题研究成果已应用多个部门和不同的领域，如南海区域浅海和岛礁地形模型构建、烟台黄海区域海岸带滑坡坡体检测、成都市附近考古、南方电网电力走廊地形构建等等，在经济和社会效益方面取得了重要的作用。（2）村镇灾害风险评价模型1）可适应自由剪切变形的活动板叠环剪切仪采用了适应自由剪切变形的活动板剪切框，在剪切试验过程中，最大限度的减小了叠环对土体的约束作用，可适应土体的自由剪切变形；从功能上实现了单剪模式；竖向加载单元可提供常位移、常刚度、常应力三种法向边界条件，使得剪切试验的试验条件更加符合边坡变形实际工况；2）模糊坐标法方法继承了模糊综合评价法对多因素、多层次的复杂问题评价效果好的特点，并利用平面坐标的二维属性使得评价结果能同时表现泥石流的危险度及易损度。该方法既能反映风险的大小，又能表现某个泥石流风险的具体特点，可为防灾减灾的决策提供更详细的信息；3）采用信息熵法确定评价因子权重，能较好地考虑因子之间的相互影响和联系，同时削弱异常数据对评价结果的影响。将基于信息熵的模糊综合评价模型应用于实际滑坡危险性评价中，避免了主观因素的影响，赋值结果更为客观、合理，从而使得模糊综合评价的结果也符合实际情况，为滑坡危险性等级的划分提供依据，并指导防灾减灾工作的进行；4）滑坡失稳概率不仅要考虑空间概率还要考虑时间概率。通过分析一定时间内极值降雨事件出现的概率，以及此极值降雨条件诱发滑坡失稳的概率，将滑坡破坏概率与极值降雨时间概率分析相结合，可以得到滑坡失稳的概率。从而解答“某段时间内某区域的滑坡有多大概率爆发”的问题；5）本课题提出以模糊综合评价法为基础，根据灾害发生几率为依据分别对评价因子进行状态分级、采用考虑评价单元地理位置和评价因子的数据类型的AHP-Entropy法进行权重分配，不仅解决了才用单一的熵值法不能考虑决策者意志及偏好和对离散型数据赋权精度不高的缺点，其计算结果精度较高，为村镇灾害预警及规划提供了的重要参考依据；6）利用该系统可以对神农架林区地震灾害造成的财产损失和人员死亡情况进行预测，为制定合理的救灾策略、规划可行的救灾方案和进行灾害发生时救灾物质的分配提供依据。为后续的地震灾害评估提供数据支持。7）对山洪灾害风险评估结果主要是基于村级的行政单元尺度上进行表达，这样也有利于对山洪灾害进行管理以及为相关部门制定决策提供了基础。（3）村镇防灾规划方法及评价我国幅员辽阔，村镇地理地质地形条件复杂多样，存在着不同灾害隐患，村镇灾害危害评估框架及评估系统的建立，能够评定村镇现状的灾害危害等级，评估出村镇中工程防灾措施的不足，以及防灾抗灾功能的低下。该成果将在村镇防灾规划编制、城市建设用地选址、灾后的应急救灾和减灾等领域，为城市规划编制、城市建设、救灾抢险等部门提供科学的管理和决策系统和有力的数据支撑，对于灾害发生时减少人员伤亡和财产损失有着非常重要的意义。（4）村镇综合防灾减灾规划支持系统1）示范区基础空间信息数据库可重点应用于区域地质灾害相关研究及地质灾害防治相关工作，特别是针对地质灾害防治的示范区规划方案生成及规划决策制定等重点工作（如辅助防灾减灾专项规划编制、城乡发展方向确定、重大基础设施选址等）；将空间信息数据库作为城乡规划针对地质灾害防治进行定性定量研究的数据基础，以期通过规划防治和规避灾害，保障区域人们群众的生命财产安全。2）我国村镇覆盖面积广、自然环境多样、气候条件差异明显，同时孕灾环境、致灾因子和受灾体的组合形式多样，致使灾害案例差异显著且数量庞大，要结合每个地方的实际情况摸清楚每个灾害的发生机制与数理模型几乎不可能的。因此，历史案例库的构建非常重要，研究团队可以在这个库的基础上引入案例推理技术，充分利用历史已发生灾害案例，对村镇规划与建设项目做出指导，以保障村镇安全。3）村镇防灾减灾规划方法与策略研究方面，基于地质灾害时空分布的村镇防灾规划方法及策略研究方面，通过GIS及数学模型量化诱发地质灾害的各类要素，对村镇建设用地进行风险评价，能够合理指导村镇规划布局，提高村镇发展的安全性。崩滑流灾害风险评价结果可作为确定减灾责任及实施救助等工作的重要依据，还对以防灾减灾为重要前提的城乡规划具有重大意义，可辅助规划方案的生成和规划决策的制定。基于GIS技术的松柏镇滑坡灾害点影响范围研究，为村镇区域滑坡灾害影响范围的确定提供了更科学的计算方法。基于自然灾害风险分析的山地城市避难场所研究，为山地城市避难场所规划提供了一套科学方法，有利于减少村镇区域灾害造成的损失。4）构建基于 3S 技术集成的防灾减灾规划支持系统，并实现多源数据融合、地质灾害风险评价与规划指导功能的完善，对于推动我国村镇防灾减灾相关工作及村镇规划与建设有至关重要的作用，可提升村镇防灾减灾规划的可行性、科学性和先进性。3. 知识产权及论文（1）基于无人机系统平台以及 LiDAR 技术面向村镇地区的空间数据智能获取技术论文方面： 1 Yang Bisheng, Dai Wen xia, Dong Zhen. Automatic Forest Mapping at Individual Tree Levels from Terrestrial Laser Scanning Point Clouds with a Hierarchical Minimum Cut Method. Remote Sensing, 2016, 8(5):372.2 Two-step adaptive extraction method for ground points and breaklines from lidar point clouds， ISPRS journal（minor revision）.3陈茂霖, 卢维欣, 万幼川,等. 无附加信息的地面激光点云自动拼接方法J. 中国激光, 2016(4).4夏团兵, 万幼川, 孙明伟. 多幅正射影像镶嵌的接边精度改进方法J. 地理空间信息, 2016, 14(3):45-47.5李杰, 万幼川. 基于光谱特征参量化的高光谱影像精细分类J. 地理空间信息, 2015(4):86-88.6杨蒙蒙, 万幼川, 徐景中. 激光扫描仪四棱塔镜误差分析及定位精度研究J. 中国激光, 2015(9):316-323.7卢维欣, 万幼川, 何培培,等. 大场景内建筑物点云提取及平面分割算法J. 中国激光, 2015(9):336-342.软件著作权与专利的申请情况：专利共申报5项，软件著作权申报4项。表6 申报专利情况申请专利号发明人申请日发明专利名称141067万幼川，陈茂霖2014-7-29基于16维特征描述的激光点云自动配准方法及系统141081万幼川，何培培2014-7-31基于道路特征的遥感影像与激光点云配准方法及系统150687万幼川，姜莹2015-5-22遥感影像模糊聚类的波段修正变化检测方法及系统150690万幼川，姜莹2015-5-22基于掩膜分类的遥感影像变化检测方法及系统161137万幼川，秦家鑫2016-6-03一种地面激光点云数据的建筑物分割与轮廓线提取方法表7 课题申报软件著作权情况序号软件著作权名称单位完成人申报时间1基于点云影像的点云拼接软件武汉大学陈茂霖，2014-09-15 2点云预处理与三维可视化系统武汉大学王思颖2014-10-233基于特征和分类的遥感影像变化检测系统软件武汉大学王思颖2014-10-234激光扫描点云自动化三维建模软件武汉大学杨必胜2015-05-03（2） 村镇灾害风险评价模型（1）论文（含录用待刊）：1 沈简，邱子锋，徐晓瑜基坑开挖对坡顶建筑物沉降及稳定性影响J岩土工程学报，2014（S2）：337-342.2 沈简，饶军，罗浩威基于模糊聚类识别法的边坡稳定性分析C工业建筑2015年（S1），2015：1198-1201.3 沈简，饶军，傅旭东基于模糊综合评价法的泥石流风险评价J灾害学，2016，31（2）：172-175.4 邱子锋，沈简，傅旭东，等基于最优加权组合预测的隧道监控量测数据分析J长江科学院院报，2016（5）：53-57.5 饶军，深简，傅旭东基于信息熵的模糊评价法的滑坡危险度研究J长江科学院院报（已录用待刊）.6 邱子锋钢塑带加筋土挡墙模型试验研究C第五届全国土工合成材料加筋土学术研讨会论文集，2015.7 何亚伯，汪洋，李祎琛，周又又基于改进DEA交叉效率模型的洪水灾害区域脆弱性评价J中国安全生产科学技术，2016，12（5）：86-90.8何亚伯，常秀峰，徐冰山区村镇洪灾承灾能力评估-以神农架林区为例J中国安全生产科学技术，2016，12（6）；96-101.（2）专利及软件著作版权：1）一种可适应自由剪切变形的活动板叠环剪切仪，专利申请号CN201510285570.4（中通回案实审，预计2016年9月授权）；2）初步完成了神农架林区地震灾害损失预测系统的研制，目前正进行软件著作版权的申请。（3） 村镇防灾规划方法及评价本子课题小组所取得研究成果，发表（含录用待刊）学术论文共5篇：1张娅薇,李军. 引导低碳出行的空间策略与设计原则J.华中建筑,2015(12): 114-117.2张娅薇,李军. 低碳出行导向的城市街道空间模式J.现代城市研究,2016(04): 60-67.3张翰卿. 耐灾理念导向的城市空间结构优化方法J. 城乡规划（录用待刊）4李军, 叶勇. 我国村镇综合防灾规划的问题与对策研究J. 西部人居环境学刊（录用待刊）（4）村镇综合防灾减灾规划支持系统本子课题发表论文（含录用待刊）共3篇：1詹庆明,郭华贵. 基于GIS和RS的遗产廊道适宜性分析方法J, 规划师, 2015(S1): 318-322.2吕敏慧,詹庆明,郭华贵. 大数据视角的城市规划智慧管理途径探索C, 新常态：传承与变革2015中国城市规划年会论文集（04城市规划新技术应用）3邹芳，詹庆明.防灾视角下的村镇规划建设研究以神农架为例收录在中国小城镇和村庄建设发展报告2015-2016，中国住房和城乡建设部村镇建设司和中国城市科学研究会编制，2016年10月出版（二）成果应用及已取得或预期的效益1基于无人机系统平台以及 LiDAR 技术面向村镇地区的空间数据智能获取技术（1）案例1黄海某段海岸线，由于过度采石开发导致山体滑坡的潜在危险，海洋一所利用地面站激光扫描仪和无人机航摄手段得到区域数据，如图1（a）所示。从图1（a）中可以看到，区域坡度陡、陡崖多，所含地物有建筑物、植被等。其中，植被区域基本没有穿透给滤波处理带了极大的困难。利用本项目研发滤波算法得到区域地面点云并生成保特征地形模型，如图1（b、c）所示，便于后期滑坡变形检测。（a）黄海某海岸线滑坡监测数据(a)(b)图7 滤波结果及其地形模型1.2 案例2图2是某海岛及浅海区域，区域范围3.75平方公里，高程分布-11.5m6.4m。区域内存在地面点云、海表面点云和海底地形点云，经过一定预处理和本研究滤波方法，滤波结果如图2（b），图2（c）为生成的地形模型，模型高精度、高质量地反映了区域内的陆海地形变化。 (a)(b)(c)图8 某区域浅海和岛礁数据及其滤波和DEM结果1.3案例3利用本研究的建筑物提取方法对下面区域(图3、4)进行处理，下面区域包含多层建筑物，且建筑物和植被混合，对方法是一种考验。如图3、4（b）是本研究建筑物提取结果，区域内的绝大部分建筑物都已提取，其中图中的建筑物都已提取，且其边界保持较好。 (a)(b)图9 （a）原始数据；（b）提取结果，灰色为地面，绿色主要为植被，咖啡色为杂点，其余颜色为提取的各栋建筑物。 (a)(b)图10 （a）原始数据；（b）提取结果，灰色为地面，绿色主要为植被，其余颜色为提取的各栋建筑物。无人机影像采集与处理方面测试区域湖北省神农架林区柏镇和木鱼镇像控测量和空中三角测量，测试 1:2000数字正射影像图，面积12.72平方公里。小型数码相机系统类型为SON