一种考虑救援能力的人口损失估算方法

本发明涉及自然灾害风险评估与应急救援，特别是涉及一种考虑救援能力的人口损失估算方法。

背景技术：

1、洪涝灾害严重威胁人类生命安全，精准估算人口损失是指导防灾减灾资源调配与应急救援部署的核心依据。其科学逻辑应基于“致灾因子强度-承灾体脆弱性-救援能力干预”的多要素耦合机制。

2、当前国内外主流洪涝人口损失估算方法（包括usgs水深-死亡率脆弱曲线、国内水利行业标准灾损曲线法）仅通过拟合静态洪水水深、流速两类致灾因子与损失率的统计关系量化风险。然而，现有方案在刻画“区域救援能力”这一关键损失缓解要素时存在显著缺陷：

3、1）救援能力评估缺失或模糊：传统方案未将救援能力作为独立评估维度，或仅将其泛化为“应急响应”，缺乏标准化、可量化的指标体系，无法反映区域救援资源差异对损失的实际干预效果。

4、2）致灾因子考量单一，仅采用静态快照式水文指标，未纳入洪水上涨速率、预警传递时效等动态过程，无法刻画救援逃生时间窗口压缩效应。

5、3）风险人口量化精度不足，多采用全域平均人口密度粗放计算，未结合高分辨率栅格区分常住人口、流动人口，同时缺失老人、儿童等弱势群体逃生能力差异化考量。

6、上述缺陷导致现有估算结果难以适配跨流域、大范围洪涝灾害场景，无法精准反映不同区域救援能力差异对人口损失的实际缓解作用。

7、因此，亟需一种能够量化救援能力干预效应、结合动态致灾因子与精细化人口分布的人口损失估算方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种考虑救援能力的人口损失估算方法，旨在针对性解决现有技术存在的三类核心缺陷：

2、1、针对救援能力无标准化量化指标的问题：构建融合城市经济、交通、历史灾害的多维救援能力系数体系，实现救援资源干预效应定量计算；

3、2、针对致灾因子静态评估局限：耦合洪水上涨速率、预警时段、预警设施等级等动态参数，搭建灾害演进—预警窗口—人员逃生全链条量化框架；

4、3、针对风险人口估算粗放问题：基于高分辨率人口栅格精细化计算淹没区风险人口，兼容弱势群体结构修正，降低估算误差。

5、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

6、一种考虑救援能力的人口损失估算方法，包括：

7、获取救援目标区域的高分辨率人口栅格数据、淹没水深、洪水流速、洪水上涨速率、警报传递数据、城市gdp、城市级别、交通设施数据、历史灾害记录数据；

8、根据目标区域的数据信息，对城市的洪水严重性系数、救援能力系数、警报时间修正系数和理解程度修正系数进行量化；

9、采用多因子耦合修正模型，利用上述各系数对风险人口进行修正，得到损失人口总数。

10、进一步的，洪水严重性系数，量化过程包括：

11、洪水严重性，表达式为：

12、

13、

14、式中，为洪水严重性；为淹没水深；为弗汝德数；为洪水上涨速率，体现动态致灾风险的修正；为洪水流速；为重力加速度；

15、根据洪水严重性和洪水流速，在预设的二维洪水严重性系数映射表中进行匹配，得到洪水严重性系数。

16、进一步的，二维洪水严重性系数映射表，通过灾害等级对应的洪水严重性区间和洪水流速各区间数值构建。

17、进一步的，灾害等级根据洪水严重性的数值划分，包括：

18、若，则灾害为低严重性；若，则灾害为中严重性；若，则灾害为高严重性；若，则灾害为极高严重性。

19、进一步的，救援能力系数，包括：

20、若城市gdp为第一gdp阈值及以上，城市级别为一线城市，城市具有机场，最近的历史洪水在发生第一年限及以下，则救援能力系数为1.0；

21、若城市gdp为第二gdp阈值到第一gdp阈值之间，城市级别为二线城市，城市具有机场，最近的历史洪水发生在第一年限到第二年限之间，则救援能力系数为0.8；

22、若城市gdp为第二gdp阈值及以下，城市级别为三线城市，城市有超过一个车站，最近的历史洪水发生在第二年限到第三年限之间，则救援能力系数为0.6；

23、若最近的历史洪水重现期为第三年限至第四年限区间，救援能力系数为 0.5；

24、若重现期超过第四年限，救援能力系数下调为0.4。

25、进一步的，警报时间修正系数，量化步骤包括：

26、获取目标区域的理论警报时间、洪水发生时段、河岸距离和预警设施等级；

27、根据预设的警报时间修正系数判定表，匹配目标区域的警报时间修正系数。

28、进一步的，理论警报时间为从发布撤退警报到洪水到达目标区域的时间间隔；

29、洪水发生时段为将06:00-18:00划分为白昼；将18:00-次日06:00划分为夜间；

30、河岸距离为根据预设的距离阈值，若目标区域距离河岸的距离大于距离阈值，则判断离河道远；否则，判断目标区域距离河岸近；

31、预警设施等级的划分包括：

32、若目标区域拥有通畅的电子警报器、广播、短信全网发布系统及专业管理人员，则判定目标区域的预警设备等级为高等级；

33、若目标区域拥有基础预警设施，则判定目标区域的预警设备等级为中等级；

34、若目标区域无固定设施，依赖人工传递警报，则判定目标区域的预警设备等级为低等级。

35、进一步的，警报时间修正系数判定表，包括：

36、若目标区域的理论警报时间大于等于第一时间阈值，洪水发生时间段为白昼，预警设施等级为高等级，则警报时间修正系数为1.0；

37、若目标区域的理论警报时间小于第一时间阈值，并大于等于第二时间阈值，洪水发生时间段为白昼，河岸距离为离河岸近，预警设施等级为中等级，则警报时间修正系数为0.8；

38、若目标区域的理论警报时间小于第二时间阈值，并大于等于第三时间阈值，洪水发生时间段为夜间，河岸距离为离河岸近，预警设施等级为中等级，则警报时间修正系数为0.6；

39、若目标区域的理论警报时间小于第三时间阈值，洪水发生时间段为夜间，河岸距离为离河岸近，预警设施等级为低等级，则警报时间修正系数为0.4。

40、进一步的，理解程度修正系数，量化步骤包括：

41、获取目标区域的预警信息发布记录、通信设施覆盖率数据以及社会防灾基础数据；

42、当预警信息发布记录已发布包含洪水到达时间、淹没范围及逃生路线的完整预警，且通信设施覆盖率大于或等于预设覆盖阈值时，判定目标区域风险人口的理解程度为明确理解，设定理解程度修正系数为1.0；预警内容完整但通信设施覆盖率低于覆盖阈值、仅短信推送无社区广播，判定为一般理解，理解程度修正系数取0.8；弱势群体二次修正项：区域老年、儿童占比超30%时，系数额外下调0.1。

43、当预警信息发布记录缺失、预警内容不完整，或者通信设施覆盖率低于预设覆盖阈值时，判定目标区域风险人口的理解程度为模糊理解，设定理解程度修正系数为0.6。

44、进一步的，人口损失数量，表达式为：

45、

46、

47、

48、式中，为人口损失数量；lr为人口损失率；为风险人口；为警报时间修正系数；为理解程度修正系数；为洪水严重性系数；为救援能力系数；为高分辨率人口密度；为动态淹没面积。

49、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

50、本发明公开了一种考虑救援能力的人口损失估算方法，所述方法构建了基于城市级别、gdp、交通设施及历史灾害数据的多维客观量化体系，将救援能力转化为可计算的系数，明确了“资源投入-响应效率-损失缓解”的定量关联，克服了传统方法定性化、主观化的缺陷，提升了估算结果与实际救援干预效果的匹配度。

51、将洪水上涨速率、警报时间及理解程度等动态因子与致灾因子协同纳入模型，实现了“灾害演进-救援窗口-逃生实效”的全链条关联，有效克服了传统静态评估的局限性，能够动态响应大范围洪涝的时空变化。

52、基于高分辨率人口栅格数据进行精细化计算，突破了传统基于“区域平均人口密度”的粗放估算模式，显著降低了量化误差，能够精准适配不同地形与人口分布特征的评估需求。

53、建立了基于双参数区间映射的洪水严重性系数判定逻辑，以及基于预警发布记录与通信覆盖率的客观推断机制，避免了权重分配的主观偏差；同时各核心参数可根据区域实际特征灵活校准，适用于不同经济发展水平与灾害风险等级的区域，具有推广应用价值。