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申请/专利权人：中国科学院空天信息创新研究院;江西师范大学

摘要：本发明提出一种文物建筑震害响应动力学模型构建方法和系统。其中，方法包括：围绕“地震激振力”→“文物建筑激振响应”这条逻辑主线展开，是一个由表形变及里机理的过程。星载InSAR主要在环境尺度上从地震源生机理角度解决“力”的问题，地基InSAR则主要在文物建筑本体尺度解决高精度3D形变即“激振响应”的问题，二者通过有限元模型联系起来。本发明提出的方案能够提出一种星载‑地基协同的文物建筑震害响应规律的定量化研究框架与具体工作范式的技术路径。

主权项：1.一种文物建筑震害响应动力学模型构建方法，其特征在于，所述方法包括：步骤S1、选择地震震例；在所述地震震例中，获取星载InSAR数据；对所述星载InSAR数据进行预处理，得到地理编码后的环境尺度形变场；步骤S2、选择文物建筑实例；以所述文物建筑实例的震后SAR图像获取日期为时间起点，对文物建筑实例进行本体形变测量，得到文物建筑本体形变；步骤S3、以所述地理编码后的环境尺度形变场为输入，基于Okada矩形位错模型进行震源参数反演，得到震源物理参数；步骤S4、以所述震源物理参数为输入，基于断层几何模型和弹性力学受力分析，得到地震激振力；步骤S5、以所述地震激振力为输入，基于有限元方法，初步建立均匀线性的文物建筑有限元模型；步骤S6、根据所述地震激振力和文物建筑本体形变，对所述均匀线性的文物建筑有限元模型进行优化，得到文物建筑的非均匀各向异性的精细有限元模型；在所述步骤S1中，所述获取星载InSAR数据的方法包括：获取震前环境SAR图像1幅、震后环境SAR图像1幅及与环境SAR图像同期的轨道数据；研究区DEM数据1景，要求其覆盖范围不小于环境SAR图像的覆盖范围；所述对所述星载InSAR数据进行预处理，得到地理编码后的环境尺度形变场的方法包括：将震后环境SAR图像配准到震前环境SAR图像的坐标范围内，得到配准后的干涉对；对所述配准后的干涉对进行复数共轭相乘运算，得到干涉图；对所述干涉图进行距离向和方位向多视处理，得到多视后的干涉图；采用所述轨道数据，模拟得到因地球曲率导致的平地相位；采用所述DEM数据，模拟得到因地形导致的地形相位；从多视后的干涉图中去除所述平地相位及地形相位，得到差分干涉图；采用Goldstein方法对所述差分干涉图进行滤波，得到滤波后的差分干涉图；对所述滤波后的差分干涉图，采用统计费用流法，进行相位解缠计算，得到解缠后的相位图；根据所述解缠后的相位图，计算得到环境尺度地表形变场，具体公式为： 其中，d为环境尺度地表形变场，λ为SAR图像的波长，为解缠后的相位图；采用世界大地测量系统-84地理坐标系，对所述环境尺度地表形变场进行地理编码，得到地理编码后的环境尺度形变场；在所述步骤S4中，以所述震源物理参数为输入，基于断层几何模型和弹性力学受力分析，得到地震激振力的方法包括：基于Okada弹性位错理论，采用USGS提供的地震应力应变分析工具，以震源物理参数作为输入，构建断层几何模型，再正向推演计算，输出应力场和应变场；基于弹性力学受力分析，将所述应力场和应变场转化为地震激振力；在所述步骤S6中，根据所述地震激振力和文物建筑本体形变，对所述均匀线性的文物建筑有限元模型进行优化的方法包括：根据所述地震激振力，在所述均匀线性的文物建筑有限元模型各个部位上进行受力分析，计算每一个模型微元上的作用力的大小和作用方向，将地震激振力离散化为每一个模型微元上的作用力Fi,j，其中i和j表示横纵坐标系下每一个模型微元的位置；将所述文物建筑本体形变离散化，得到每一个模型微元上的节点位移di,j；根据所述作用力Fi,j和节点位移di,j，得到模型参数的最优解，进而对每一个模型微元进行参数优化；在所述步骤S6中，所述根据所述作用力Fi,j和节点位移di,j，得到模型参数的最优解的方法包括：对模型微元进行非线性动态响应分析，即通过迭代法，建立差异化的响应方程，求得模拟形变；以节点位移di,j为实际测量所得形变约束条件；将模拟形变与实际测量所得形变约束条件差异最小的模型参数，作为模型参数的最优解。

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百度查询： 中国科学院空天信息创新研究院 江西师范大学 一种文物建筑震害响应动力学模型构建方法和系统