技术领域
[0001] 本
发明涉及概率地震损失
风险评估和地震损失预测技术领域，尤其涉及一种概率地震经济损失计算方法及系统。
背景技术
[0002] 20世纪以来，我国约占全球地震死亡人数的一半，随着社会经济的不断发展，全球地震灾害呈现迅速增长的趋势。当地震与自然和人文环境的脆弱性、暴露度
叠加后形成灾害风险，进而可能发生灾害。因此减轻地震灾害风险关键是风险识别评估。如何防范地震风险、有效降低震害损失成为全人类面临的一项长期而艰巨的任务。
[0003] 传统的震害损失
预测分析通常采用易损性分类清单的方法，要求对研究区内建筑设施结构进行详尽的调查给出震害矩阵。但面临现代社会的快速发展，使得传统方法在资料收集以及更新方面都存在局限性。
[0004] 在宏观经济易损性模型的震害损失预测分析中，例如以GDP损失为指标，一般在考虑地震危险性时是有概率
水平的,可是在分析震害及经济损失时,没有充分考虑这些因素的概率特征。此外，在目前流行的地震期望损失评估方法中，将某种烈度造成的损失定义为未来场地遭受一次地震所造成的平均损失，没有考虑在给定年限内，场点可能多次遭受同一烈度的影响。这样往往会低估地震的损失，特别是给定评估的年限较长时，其不准确性将显著增加。
[0005] 因此，需要充分考虑震害损失预测中的概率水平，来研究地震损失发生概率及地震经济损失的估计方法是本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
[0006] 为解决
现有技术中存在的“因未考虑一个场点可能多次遭受同一烈度的影响而造成地震损失评估结果不准确”的问题，本发明提供一种概率地震经济损失计算的方法及系统，考虑了在预测年限内，场点可能多次遭受同一烈度或不同烈度的影响，为地震损失预测和地震风险防控，有效地减轻地震风险提供了很好的技术支持。
[0007] 第一方面，本发明提供一种概率地震经济损失计算方法，该方法包括：
[0008] 步骤1、选择影响目标区域的地震带与潜在
震源区，并确定所述目标区域的地震活动性模型和地震活动性参数；
[0009] 步骤2、根据所述地震活动性模型和所述地震活动性参数，通过蒙特卡洛随机模拟方法生成地震事件
数据库；
[0010] 步骤3、选取衰减模型，并根据所述地震目录库计算所述目标区域内任意场点的地震烈度；
[0011] 步骤4、根据所述地震烈度和宏观经济易损性模型，计算目标区域的经济损失；
[0012] 步骤5、结合大数定理和全概率公式，计算待预测t年内任意场点的地震损失发生概率以及
指定概率条件下场点的经济损失。
[0013] 进一步地，所述步骤2具体包括：
[0014] 步骤2.1、采用
马特赛特旋转演
算法生成随机数r，r∈[0,1]；
[0015] 步骤2.2、根据地震活动的年平均发生率和地震发生次数
累积分布函数，得到一次实验待预测t年内地震的发生次数k，所述地震发生次数累积分布函数为式(1)：
[0016]
[0017] 其中，v0为年平均发生率；P(n≤k)＝r；
[0018] 步骤2.3、根据地震
震级累积分布函数，得到k个地震的震级分布，所述地震震级累积分布函数为式(2)：
[0019]
[0020] 其中，m0为震级下限，muz为震级上限，β＝2.3b，b为目标区域G-R关系的系数；
[0021] 步骤2.4、根据地震活动在潜在震源区的空间概率分布函数，得到每个地震所属的潜源编号，重复k次，得到k个地震所属的潜源编号；其中，设定不同震级档地震在不同潜在震源区之间为不均匀分布，mj震级档地震落入第l个潜在震源区的空间累积概率分布函数为式(3)：
[0022]
[0023] 其中， 为mj震级档第为l′个潜在震源区的地震年发生率； 表示mj震级档的地震年发生概率；F(l,mj)＝r；
[0024] 步骤2.5、基于
震中在潜在震源区内均匀分布的假定，通过随机抽样，生成取值位于[0,1]之间且满足二维空间均匀分布的随机数对(r1,r2)，并根据所述随机数对(r1,r2)按照式(4)和式(5)生成第i次地震的震中经纬度坐标(xi,yi)，若所述震中经纬度坐标(xi,yi)位于潜在震源区内部，则将所述震中经纬度坐标(xi,yi)作为第i次地震的震中
位置，重复k次，得到k个地震事件的震中位置；
[0025] xi＝(x_max-x_min)·r1+x_min (4)
[0026] yi＝(y_max-y_min)·r2+y_min (5)
[0027] 其中，i＝1,2,…,k；x_max和x_min分别表示潜在震源区的最小外接矩形在x轴方向上的最大坐标和最小坐标；y_max和y_min分别表示潜在震源区的最小外接矩形在y轴方向上的最大坐标和最小坐标；
[0028] 步骤2.6、若潜在震源区衰减长轴方位
角的概率大于所述随机数r，则确定地震方位角为第一预设方向θ1；否则，确定地震方位角为第二预设方向θ2；
[0029] 步骤2.7、重复步骤2.1～步骤2.6直到满足预设地震活动模拟实验次数Nr，生成含有Nr组地震事件的地震事件数据库。
[0030] 进一步地，所述步骤3具体包括：
[0031] 步骤3.1、选取地震动椭圆衰减模型，所述地震动椭圆衰减模型为式(6)至式(8)：
[0032]
[0033]
[0034]
[0035] 其中，C1～C7为长轴的衰减系数；D1～D7为短轴的衰减系数；Ra椭圆长轴长；Rb为椭圆短轴长；ε为不确定性； 表示长轴方向烈度； 表示短轴方向烈度；M表示地震震级；
[0036] 步骤3.2、联立式(6)至式(8)，使得 运用二分法，将方程的零点所在的区间不断地一分为二，使新得到的区间不断变小，两个端点逐步逼近方程的解，求得衰减椭圆的长轴长度和短轴长度，再将长轴长度和震级大小带入式(7)中，得到每一地震事件下任意场点的烈度。
[0037] 进一步地，所述步骤4具体包括：
[0038] 步骤4.1、根据式(9)计算损失率F(I,GDP)：
[0039] F(I,GDP)＝C·A·IB (9)
[0040] 其中，F(I,GDP)表示GDP损失率，I为地震烈度，A、B为易损性统计参数，C为修正系数；
[0041] 步骤4.2、根据式(10)计算经济损失LOSSGDP：
[0042] LOSSGDP＝F(I,GDP)×GDP (10)。
[0043] 进一步地，所述步骤5具体包括：
[0044] 步骤5.1、设定在所述地震事件数据库中包含Nr组地震事件，设定第g组地震事件包含kg个地震活动，第i个地震活动对场点s产生的地震损失为LOSS1i，场点s在待预测t年内的地震总数为Ksum(g)，地震损失LOSS1i大于设定值LOSS10且小于LOSS10+1的个数为N(LOSS10+1≥LOSS1i≥LOSS10)；场点s所在地震带发生的总地震个数为Nmean，其中：
[0045]
[0046] N(LOSS10+1≥LOSS1i≥LOSS10)＝count[LOSS10+1≥LOSS1i≥LOSS10] (12)[0047] Nmean＝v0*t (13)
[0048] 其中， v0为年平均发生率；
[0049] 步骤5.2、按照式(14)计算待预测t年内场点s在发生一次地震时产生地震损失LOSS1i大于设定值LOSS10且小于设定值LOSS10+1的概率为p(LOSS10+1≥LOSS1i≥LOSS10：
[0050]
[0051] 步骤5.3、按照式(15)计算待预测t年内场点s在发生不止一次地震时产生的地震损失LOSS1con在LOSS10+1和LOSS10之间的发生概率为p(LOSS10+1≥LOSS1con≥LOSS10：
[0052] p(LOSS10+1≥LOSS1con≥LOSS10)＝1-(1-p(LOSS10+1≥LOSS1i≥LOSS10)Nmean) (15)[0053] 步骤5.4、按照式(16)计算第g组地震事件对场点s产生的地震损失的最大值LOSSmax(g)：
[0054]
[0055] 步骤5.5、重复步骤5.4，得到Nr组地震事件中每一组的LOSSmax值，将Nr*p％对应的LOSSmax值作为超越概率p％下的地震损失。
[0056] 第二方面，本发明
实施例还提供一种概率地震经济损失计算系统，该系统包括：
[0057] 模型及参数确定单元，用于选择影响目标区域的地震带与潜在震源区，并确定所述目标区域的地震活动性模型和地震活动性参数；
[0058] 地震事件数据库生成单元，用于根据所述地震活动性模型和所述地震活动性参数，通过蒙特卡洛随机模拟方法生成地震事件数据库；
[0059] 地震烈度计算单元，用于选取衰减模型，并根据所述地震目录库计算所述目标区域内任意场点的地震烈度；
[0060] 经济损失计算单元，用于根据所述地震烈度和宏观经济易损性模型，计算目标区域的经济损失；
[0061] 地震损失发生概率计算单元，用于结合大数定理和全概率公式，计算待预测t年内任意场点的地震损失发生概率以及指定概率条件下场点的经济损失。
[0062] 进一步地，所述地震事件数据库生成单元具体包括：
[0063] 随机数生成模
块，用于采用马特赛特旋转演算法生成一随机数r，r∈[0,1]；
[0064] 地震发生次数计算模块，用于根据地震活动的年平均发生率和地震发生次数累积分布函数，得到一次实验待预测t年内地震的发生次数k，所述地震发生次数累积分布函数为式(1)：
[0065]
[0066] 其中，v0为年平均发生率；P(n≤k)＝r；
[0067] 震级分布计算模块，用于根据地震震级累积分布函数，得到k个地震的震级分布，所述地震震级累积分布函数为式(2)：
[0068]
[0069] 其中，m0为震级下限，muz为震级上限，β＝2.3b，b为目标区域G-R关系的系数；
[0070] 潜源位置计算模块，用于根据地震活动在潜在震源区的空间概率分布函数，得到每个地震所属的潜源编号，重复k次，得到k个地震所属的潜源编号；其中，设定不同震级档地震在不同潜在震源区之间为不均匀分布，mj震级档地震落入第l个潜在震源区的空间累积概率分布函数为式(3)：
[0071]
[0072] 其中， 为mj震级档第为l′个潜在震源区的地震年发生率； 表示mj震级档的地震年发生概率；F(l,mj)＝r；
[0073] 空间位置计算模块，用于基于震中在潜在震源区内均匀分布的假定，通过随机抽样，生成取值位于[0,1]之间且满足二维空间均匀分布的随机数对(r1,r2)，并根据所述随机数对(r1,r2)按照式(4)和式(5)生成第i次地震的震中经纬度坐标(xi,yi)，若所述震中经纬度坐标(xi,yi)位于潜在震源区内部，则将所述震中经纬度坐标(xi,yi)作为第i次地震的震中位置，重复k次，得到k个地震事件的震中位置；
[0074] xi＝(x_max-x_min)·r1+x_min (4)
[0075] yi＝(y_max-y_min)·r2+y_min (5)
[0076] 其中，i＝1,2,…,k；x_max和x_min分别表示潜在震源区的最小外接矩形在x轴方向上的最大坐标和最小坐标；y_max和y_min分别表示潜在震源区的最小外接矩形在y轴方向上的最大坐标和最小坐标；
[0077] 地震方位角确定模块，若判断获知潜在震源区衰减长轴方位角的概率大于所述随机数r，则确定地震方位角为第一预设方向θ1；否则，确定地震方位角为第二预设方向θ2；
[0078] 重复次数判断模块，用于判断当前重复次数是否达到预设地震活动模拟实验次数Nr，若是则生成含有Nr组地震事件的地震事件数据库。
[0079] 进一步地，所述地震烈度计算单元具体包括：
[0080] 地震动椭圆衰减模型确定模块，用于选取地震动椭圆衰减模型，所述地震动椭圆衰减模型为式(6)至式(8)：
[0081]
[0082]
[0083]
[0084] 其中，C1～C7为长轴的衰减系数、D1～D7为短轴的衰减系数；Ra椭圆长轴长、Rb为椭圆短轴长；ε为不确定性； 表示长轴方向烈度； 表示短轴方向烈度；M表示地震震级；
[0085] 地震烈度确定模块，用于联立式(6)至式(8)，使得 运用二分法，将方程的零点所在的区间不断地一分为二，使新得到的区间不断变小，两个端点逐步逼近方程的解，求得衰减椭圆的长轴长度和短轴长度，再将长轴长度和震级大小带入式(7)中，得到每一地震事件下任意场点的烈度。
[0086] 进一步地，所述经济损失率计算单元具体包括：
[0087] 损失率计算模块，用于根据式(9)计算损失率F(I,GDP)：
[0088] F(I,GDP)＝C·A·IB (9)
[0089] 其中，F(I,GDP)表示GDP损失率，I为地震烈度，A、B为易损性统计参数，C为修正系数；
[0090] 经济损失计算模块，用于根据式(10)计算经济损失LOSSGDP：
[0091] LOSSGDP＝F(I,GDP)×GDP (10)。
[0092] 进一步地，所述地震损失发生概率及损失计算单元具体包括：
[0093] 参数初始化模块，设定在所述地震事件数据库中包含Nr组地震事件，设定第g组地震事件包含kg个地震活动，第i个地震活动对场点s产生的地震损失为LOSS1i，场点s在待预测t年内的地震总数为Ksum(g)，地震损失LOSS1i大于设定值LOSS10且小于设定值LOSS10+1的个数为N(LOSS10+1≥LOSS1i≥LOSS10)；场点s所在地震带发生的总地震个数为Nmean，其中：
[0094]
[0095] N(LOSS10+1≥LOSS1i≥LOSS10)＝count[LOSS10+1≥LOSS1i≥LOSS10] (12)[0096] Nmean＝v0*t (13)
[0097] 其中， v0为年平均发生率；
[0098] 第一概率计算模块，用于按照式(14)计算待预测t年内场点s在发生一次地震时产生地震损失LOSS1i大于设定值LOSS10且小于设定值LOSS10+1的概率为p(LOSS10+1≥LOSS1i≥LOSS10)：
[0099]
[0100] 第二概率计算模块，用于按照式(15)预测t年内场点s在发生不止一次地震时产生的地震损失LOSS1con在LOSS10+1和LOSS10之间的发生概率为p(LOSS10+1≥LOSS1con≥LOSS10)：
[0101] p(LOSS10+1≥LOSS1con≥LOSS10)＝1-(1-p(LOSS10+1≥LOSS1i≥LOSS10)Nmean) (15)[0102] 第一损失计算模块，用于按照式(16)计算第g组地震事件对场点s产生的地震损失的最大值LOSSmax(g)：
[0103]
[0104] 第二损失计算模块，用于得到Nr组地震事件中每一组的LOSSmax值，将Nr*p％对应的LOSSmax值作为超越概率p％下的地震损失。
[0105] 本发明的有益效果：
[0106] 本发明提供的概率地震经济损失计算方法及系统，是一种符合实际情况的损失评价方法及系统，考虑了在预测年限内，场点可能多次遭受同一烈度的影响，将蒙特卡洛模拟计算得到的地震事件影响场带入到以国内生产总值GDP损失为指标的宏观经济易损性模型，给出地震宏观经济损失发生概率图。为地震损失预测和地震风险防控从而有效地减轻地震风险，提供了很好的技术支持。同时，本系统也可为工程抗震设防投保提供依据，给出区域不同抗震设防概率下可能的经济损失分布。该方法也可应用于地震海啸等风险防控和地震保险中。
附图说明
[0107] 图1为本发明实施例提供的概率地震经济损失计算方法的流程示意图；
[0108] 图2为本发明实施例提供的概率地震经济损失计算系统的结构示意图；
[0109] 图3为本发明实施例提供的地震事件数据库生成单元的结构示意图；
[0110] 图4为本发明实施例提供的30组地震事件数据库示意图；
[0111] 图5为本发明实施例提供的50年超越概率10％宝鸡地区地震造成的的GDP损失预测分布图；
[0112] 图6为本发明实施例提供的对宝鸡市进行概率地震损失评估的发生概率示意图。
具体实施方式
[0113] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0114] 如图1所示，本发明实施例提供一种概率地震经济损失计算方法，包括以下步骤：
[0115] S101、选择影响目标区域的地震带与潜在震源区，并确定所述目标区域的地震活动性模型和地震活动性参数；
[0116] S102、根据所述地震活动性模型和所述地震活动性参数，通过蒙特卡洛随机模拟方法生成地震事件数据库；
[0117] S103、选取衰减模型，并根据所述地震目录库计算所述目标区域内任意场点的地震烈度；
[0118] S104、根据所述地震烈度和宏观经济易损性模型，计算目标区域的经济损失；
[0119] S105、结合大数定理和全概率公式，计算待预测t年内任意场点的地震损失发生概率以及指定概率条件下场点的经济损失。
[0120] 以GDP损失为指标的宏观经济易损性模型的震害损失预测分析中，一般在考虑地震危险性时是有概率水平的，可是在分析震害及经济损失时，没有充分考虑这些因素的概率特征。现有的预测分析方法存在如下两方面不足：第一，以全概率的公式为
基础,建立了区域震害经济损失预测的概率分析模型，但在公式推导过程中，为了得到影响经济损失的要素之间的关系，对公式做了很多简化与平均，在实际应用中使得项目评估
精度造成偏差。第二，国内外在震害损失评估研究工作中往往用相邻地震烈度的超越概率差得到的场地极值烈度概率代替场地的地震烈度发生概率，与易损性中地震动的表达方式是不配套的。易损性一般表示在各个地震烈度或地震动下的各种破坏程度的可能性。概率地震危险性分析方法通过计算场地具有概率含义的最大的地震动参数极其发生的可能性的危险性，从数学上来说，一个是超越某一地震动强度的概率，一个是某一个地震动强度下的损失率，使得计算得到的损失值或发生概率均偏低。
[0121] 针对上述两方面不足，本发明提供的本发明提供的概率地震经济损失计算方法，是一种符合实际情况的损失评价方法，考虑了在预测年限内，场点可能多次遭受同一烈度的影响，为地震损失预测和地震风险防控，有效地减轻地震风险提供了很好的技术支持。该方法也可应用于地震海啸等风险防控和地震保险中。
[0122] 在上述实施例的基础上，本发明提供又一实施例，其流程具体如下：
[0123] S201、选择影响目标区域的地震带与潜在震源区，并确定所述目标区域的地震活动性模型和地震活动性参数；
[0124] S202、生成地震事件数据库。具体包括：
[0125] S2021、采用马特赛特旋转演算法生成一随机数r，r∈[0,1]；
[0126] S2022、根据地震活动的年平均发生率和地震发生次数累积分布函数，得到一次实验待预测t年内地震的发生次数k，所述地震发生次数累积分布函数为式(1)：
[0127]
[0128] 其中，v0为年平均发生率；P(n≤k)＝r；
[0129] S2023、根据地震震级累积分布函数，得到k个地震的震级分布，所述地震震级累积分布函数为式(2)：
[0130]
[0131] 其中，m0为震级下限，muz为震级上限，β＝2.3b，b为目标区域G-R关系的系数；
[0132] S2024、根据地震活动在潜在震源区的空间概率分布函数，得到每个地震所属的潜源编号，重复k次，得到k个地震所属的潜源编号；其中，设定不同震级档地震在不同潜在震源区之间为不均匀分布，mj震级档地震落入第l个潜在震源区的空间累积概率分布函数为式(3)：
[0133]
[0134] 其中， 为mj震级档第为l′个潜在震源区的地震年发生率； 表示mj震级档的地震年发生概率；F(l,mj)＝r；
[0135] S2025、基于震中在潜在震源区内均匀分布的假定，通过随机抽样，生成取值位于[0,1]之间且满足二维空间均匀分布的随机数对(r1,r2)，并根据所述随机数对(r1,r2)按照式(4)和式(5)生成第i次地震的震中经纬度坐标(xi,yi)，若所述震中经纬度坐标(xi,yi)位于潜在震源区内部，则将所述震中经纬度坐标(xi,yi)作为第i次地震的震中位置，重复k次，得到k个地震事件的震中位置；
[0136] xi＝(x_max-x_min)·r1+x_min (4)
[0137] yi＝(y_max-y_min)·r2+y_min (5)
[0138] 其中，i＝1,2,…,k；x_max和x_min分别表示潜在震源区的最小外接矩形在x轴方向上的最大坐标和最小坐标；y_max和y_min分别表示潜在震源区的最小外接矩形在y轴方向上的最大坐标和最小坐标；
[0139] S2026、若潜在震源区衰减长轴方位角的概率大于所述随机数r，则确定地震方位角为第一预设方向θ1；否则，确定地震方位角为第二预设方向θ2；
[0140] S2027、重复S2021～S2026直到满足预设地震活动模拟实验次数Nr，生成含有Nr组地震事件的地震事件数据库。
[0141] S203、计算任意场点的地震烈度。具体包括：
[0142] S2031、选取地震动椭圆衰减模型，所述地震动椭圆衰减模型为式(6)至式(8)：
[0143]
[0144]
[0145]
[0146] 其中，C1～C7为长轴的衰减系数；D1～D7为短轴的衰减系数；Ra椭圆长轴长；Rb为椭圆短轴长；ε为不确定性； 表示长轴方向烈度； 表示短轴方向烈度；M表示地震震级；
[0147] S2032、联立式(6)至式(8)，使得 运用二分法，将方程的零点所在的区间不断地一分为二，使新得到的区间不断变小，两个端点逐步逼近方程的解，求得衰减椭圆的长轴长度和短轴长度，再将长轴长度和震级大小带入式(7)中，得到每一地震事件下任意场点的烈度。
[0148] S204、计算目标区域的经济损失。具体包括：
[0149] S2041、根据式(9)计算损失率F(I,GDP)：
[0150] F(I,GDP)＝C·A·IB (9)
[0151] 其中，F(I,GDP)表示GDP损失率，I为地震烈度，A、B为易损性统计参数，C为修正系数；
[0152] S2042、根据式(10)计算经济损失LOSSGDP：
[0153] LOSSGDP＝F(I,GDP)×GDP (10)。
[0154] 具体地，作为一种可实施方式，考虑到该地区经济增长等因素，将GDP归算到某年不变价的情况，按照0.05*0.05度格网可将经济数据(GDP)平均分配到所在区域格网的
节点上，带入宏观经济易损性模型(即式(9)和式(10))，给出地震宏观经济损失发生概率图。
[0155] S205、计算任意场点的地震损失发生概率和指定概率条件下的地震损失。具体包括：
[0156] S2051、设定在所述地震事件数据库中包含Nr组地震事件，设定第g组地震事件包含kg个地震活动，第i个地震活动对场点s产生的地震损失为LOSS1i，场点s在待预测t年内的地震总数为Ksum(g)，地震损失LOSS1i大于设定值LOSS10且小于LOSS10+1的个数为N(LOSS10+1≥LOSS1i≥LOSS10)；场点s所在地震带发生的总地震个数为Nmean，其中：
[0157]
[0158] N(LOSS10+1≥LOSS1i≥LOSS10)＝count[LOSS10+1≥LOSS1i≥LOSS10] (12)[0159] Nmean＝v0*t (13)
[0160] 其中， v0为年平均发生率；
[0161] S2052、按照式(14)计算待预测t年内场点s在发生一次地震时产生地震损失LOSS1i大于设定值LOSS10且小于设定值LOSS10+1的概率为p(LOSS10+1≥LOSS1i≥LOSS10：
[0162]
[0163] S2053、按照式(15)计算待预测t年内场点s在发生不止一次地震时产生的地震损失LOSS1con在LOSS10+1和LOSS10之间的发生概率为p(LOSS10+1≥LOSS1con≥LOSS10：
[0164] p(LOSS10+1≥LOSS1con≥LOSS10)＝1-(1-p(LOSS10+1≥LOSS1i≥LOSS10)Nmean) (15)[0165] S2054、按照式(16)计算第g组地震事件对场点s产生的地震损失的最大值LOSSmax(g)：
[0166]
[0167] S2055、重复步骤S2054，得到Nr组地震事件中每一组的LOSSmax值，将Nr*p％对应的LOSSmax值作为超越概率p％下的地震损失。
[0168] 需要说明的是，本发明实施例中的所述地震活动性参数及地震带和潜在震源参数，可利用《中国地震动参数区划图》(GB18306-2015)相关参数或根据实际工作需要自行统计。所述地震年年发生率、震级下限、震级上限和可通过采集历史地震利用统计方法获取。所述衰减关系系数可通过台站观测数据拟合获取；采集的地震带范围可结合实际工程需要设定。GDP数据可从统计年鉴获得。
[0169] 如图2所示，本发明实施例还提供一种概率地震经济损失计算系统，该系统包括：模型及参数确定单元201、地震事件数据库生成单元202、地震烈度计算单元203、经济损失计算单元204和地震损失发生概率及损失计算单元205。其中：
[0170] 模型及参数确定单元201用于选择影响目标区域的地震带与潜在震源区，并确定所述目标区域的地震活动性模型和地震活动性参数；地震事件数据库生成单元202用于根据所述地震活动性模型和所述地震活动性参数，通过蒙特卡洛随机模拟方法生成地震事件数据库；地震烈度计算单元203用于选取衰减模型，并根据所述地震目录库计算所述目标区域内任意场点的地震烈度；经济损失计算单元204用于根据所述地震烈度和宏观经济易损性模型，计算目标区域的经济损失；地震损失发生概率计算单元205用于结合大数定理和全概率公式，计算待预测t年内任意场点的地震损失发生概率以及指定概率条件下场点的经济损失。
[0171] 作为一种可实施方式，如图3所示，所述地震事件数据库生成单元202具体包括：随机数生成模块2021、地震发生次数计算模块2022、震级分布计算模块2023、潜源位置计算模块2024、空间位置计算模块2025、地震方位角确定模块2026和重复次数判断模块2027。其中：
[0172] 随机数生成模块2021，用于采用马特赛特旋转演算法生成随机数r，r∈[0,1]；地震发生次数计算模块2022用于根据地震活动的年平均发生率和地震发生次数累积分布函数，得到一次实验待预测t年内地震的发生次数k，所述地震发生次数累积分布函数为式(1)：
[0173]
[0174] 其中，v0为年平均发生率；P(n≤k)＝r；震级分布计算模块2023用于根据地震震级累积分布函数，得到k个地震的震级分布，所述地震震级累积分布函数为式(2)：
[0175]
[0176] 其中，m0为震级下限，muz为震级上限，β＝2.3b，b为目标区域G-R关系的系数；潜源位置计算模块2024用于根据地震活动在潜在震源区的空间概率分布函数，得到每个地震所属的潜源编号，重复k次，得到k个地震所属的潜源编号；其中，设定不同震级档地震在不同潜在震源区之间为不均匀分布，mj震级档地震落入第l个潜在震源区的空间累积概率分布函数为式(3)：
[0177]
[0178] 其中， 为mj震级档第为l′个潜在震源区的地震年发生率； 表示mj震级档的地震年发生概率；F(l,mj)＝r；空间位置计算模块2025用于基于震中在潜在震源区内均匀分布的假定，通过随机抽样，生成取值位于[0,1]之间且满足二维空间均匀分布的随机数对(r1,r2)，并根据所述随机数对(r1,r2)按照式(4)和式(5)生成第i次地震的震中经纬度坐标(xi,yi)，若所述震中经纬度坐标(xi,yi)位于潜在震源区内部，则将所述震中经纬度坐标(xi,yi)作为第i次地震的震中位置，重复k次，得到k个地震事件的震中位置；
[0179] xi＝(x_max-x_min)·r1+x_min (4)
[0180] yi＝(y_max-y_min)·r2+y_min (5)
[0181] 其中，i＝1,2,…,k；x_max和x_min分别表示潜在震源区的最小外接矩形在x轴方向上的最大坐标和最小坐标；y_max和y_min分别表示潜在震源区的最小外接矩形在y轴方向上的最大坐标和最小坐标；地震方位角确定模块2026若判断获知潜在震源区衰减长轴方位角的概率大于所述随机数r，则确定地震方位角为第一预设方向θ1；否则，确定地震方位角为第二预设方向θ2；重复次数判断模块2027用于判断当前重复次数是否达到预设地震活动模拟实验次数Nr，若是则生成含有Nr组地震事件的地震事件数据库。
[0182] 具体地，一次完整的地震活动模拟过程为：随机数生成模块2021生成一随机数r，将该随机数r分别发送至地震次数发生技术模块2022、潜源位置计算模块2024、空间位置计算模块2025和地震方位角确定模块2026。地震发生次数计算模块2022利用随机数r，并结合年平均发生率和地震发生次数累积分布函数计算得到地震发生次数。震级分布计算模块2023计算得到每个地震的震级；潜源位置计算模块2024根据接收到的随机数r，结合地震活动在潜在震源区的空间概率分布函数计算得到每个地震的潜源位置。空间位置计算模块
2025根据接收到的随机数r随机抽样确定地震事件发生的空间位置。地震方位角确定模块
2026根据接收到的随机数r确定每个地震的地震方位角。如此，针对每个地震，建立该地震的地震事件数据，例如，一个地震事件数据包括：地震发生的时间、地震的震级、地震的潜源位置、地震的空间位置、地震的方位角等信息。为了能够提高概率地震经济损失估算结果的准确率，需要尽可能地完善地震事件数据库，因此需要尽可能多地重复模拟地震事件。设定地震活动模拟次数Nr(Nr＝100万)，重复次数判断模块则用于判断当前模拟次数是否达到Nr次，如果是，生成含有Nr个地震事件的地震事件数据库。如果不是，系统则继续按照上述地震活动模拟过程模拟地震事件。
[0183] 作为一种可实施方式，所述地震烈度计算单元203具体包括：地震动椭圆衰减模型确定模块和地震烈度确定模块。其中：
[0184] 地震动椭圆衰减模型确定模块用于选取地震动椭圆衰减模型，所述地震动椭圆衰减模型为式(6)至式(8)：
[0185]
[0186]
[0187]
[0188] (8)其中，C1～C7为长轴的衰减系数、D1～D7为短轴的衰减系数；Ra椭圆长轴长、Rb为椭圆短轴长；ε为不确定性； 表示长轴方向烈度； 表示短轴方向烈度；M表示地震震级；
[0189] 地震烈度确定模块用于联立式(6)至式(8)，使得 运用二分法，将方程的零点所在的区间不断地一分为二，使新得到的区间不断变小，两个端点逐步逼近方程的解，求得衰减椭圆的长轴长度和短轴长度，再将长轴长度和震级大小带入式(7)中，得到每一地震事件下任意场点的烈度。
[0190] 作为一种可实施方式，所述经济损失率计算单元204具体包括：损失率计算模块和经济损失计算模块。其中：
[0191] 损失率计算模块，用于根据式(9)计算损失率F(I,GDP)：
[0192] F(I,GDP)＝C·A·IB (9)
[0193] 其中，F(I,GDP)表示GDP损失率，I为地震烈度，A、B为易损性统计参数，C为修正系数；
[0194] 经济损失计算模块，用于根据式(10)计算经济损失LOSSGDP：
[0195] LOSSGDP＝F(I,GDP)×GDP (10)。
[0196] 作为一种可实施例方式，所述地震损失发生概率及损失计算单元205具体包括：参数初始化模块、第一概率计算模块、第二概率计算模块、第一损失计算模块和第二损失计算模块。其中：
[0197] 参数初始化模块设定在所述地震事件数据库中包含Nr组地震事件，设定第g组地震事件包含kg个地震活动，第i个地震活动对场点s产生的地震损失为LOSS1i，场点s在待预测t年内的地震总数为Ksum(g)，地震损失LOSS1i大于设定值LOSS10，小于LOSS10+1的个数为N(LOSS10+1≥LOSS1i≥LOSS10)；场点s所在地震带发生的总地震个数为Nmean，其中：
[0198]
[0199] N(LOSS10+1≥LOSS1i≥LOSS10)＝count[LOSS10+1≥LOSS1i≥LOSS10] (12)[0200] Nmean＝v0*t (13)
[0201] 其中， v0为年平均发生率；
[0202] 第一概率计算模块用于按照式(14)计算待预测t年内场点s在发生一次地震时产生地震损失LOSS1i大于设定值LOSS10且小于LOSS10+1的概率为p(LOSS10+1≥LOSS1i≥LOSS10)：
[0203]
[0204] 第二概率计算模块用于按照式(15)预测t年内场点s在发生不止一次地震时产生的地震损失LOSS1con在LOSS10+1和LOSS10之间的发生概率为p(LOSS10+1≥LOSS1con≥LOSS10)：
[0205] p(LOSS10+1≥LOSS1con≥LOSS10)＝1-(1-p(LOSS10+1≥LOSS1i≥LOSS10)Nmean) (15)[0206] 第一损失计算模块，用于按照式(16)计算第g组地震事件对场点s产生的地震损失的最大值LOSSmax(g)：
[0207]
[0208] 第二损失计算模块，用于得到Nr组地震事件中每一组的LOSSmax值，将Nr*p％对应的LOSSmax值作为超越概率p％下的地震损失。
[0209] 为了验证本发明提供的概率地震经济损失计算方法及系统的有效性，本发明还提供以下实验。
[0210] 宝鸡地区主要受到7个地震带的影响。其年发生率和各个潜源区参数可依据地震区划图获得。
[0211] 本次实验采用泊松模型，结合五代图的统计方法和结果，如表1中所提供的地震带参数。依据介质传播特征分区统计特点和地震构造环境，得到适合于关中盆地地区的地震动衰减关系，如公式(17)。
[0212] 表1地震带活动性参数
[0213]
[0214]
[0215]
[0216] 表2以宏观经济指标(GDP)表征的地震经济易损性分析结果
[0217]
[0218] 从陕西省统计局
网站(http://www.shaanxitj.gov.cn/)、陕西省统计年鉴(http://www.shaanxitj.gov.cn/upload/2018/7/zk/indexce.htm)收集到2016年陕西省宝鸡市各个乡镇的GDP数据如表2。考虑陕西未来50年人口、经济增长等因素，将GDP归算到2016年不变价的情况，按照0.05*0.05度格网将经济数据(GDP)和人口分布数据平均分配到所在区域格网的节点上，带入宏观易损性模型，按照公式(10)得到地震对行政区可能造成的损失。
[0219] 依据本发明步骤S201～S203，生成模拟地震目录，其中30组地震目录如图所示。依据本发明步骤S204～S205，所述区域不同设定GDP
阈值下宝鸡地区地震造成的的GDP损失发生概率预测分布图结果如图4所示。图5为50年超越概率10％宝鸡地区地震造成的的GDP损失(亿元)预测分布图。图6中：a为GDP<0.27亿、b为0.27
[0220] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行
修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
