GIS在上海市防汛风险信息系统中的应用

GIS在上海市防汛风险信息系统中的应用摘要：防汛风险分析与辅助决策系统的建设是一项内容复杂、涉及面广、难度很大的工作，但却关系到社会的稳定和人们生命财产安全，所以是一件很有意义的事。地理信息系统（GIS）及相关技术因其强大的信息综合关键词：防汛风险分析、辅助决策、地理信息系统、计算模型。一、前言上海是现代化的国际大都市，人口稠密、经济发达，在中国经济建设和社会发展中具有极其重要的战略地位。做好上海防汛工作，确保社会稳定和人民生命财产的安全，意义十分重大。上海市沿江靠海、地势低平、河网密布，受特定地理环境和气候因素的影响，自然灾害频繁，防汛情况比较复杂。每年汛期，尤其是主汛期，都要不同程度地遭受热带气旋（台风）、高潮位、暴雨和洪涝的袭击，有些年份甚至并发“三碰头”或“四碰头”的严重灾害。上海市防汛任务极为繁重，防汛工作尤显迫切。防汛指挥决策涉及地理环境、社会经济与工程技术等多个方面，信息量大，突发情况多，决策过程非常的短暂，因此对信息的处理能力和反应速度要求很高。GIS地理信息技术在决策支持方面的作用已经得到了社会的普遍认可，怎样在现有信息资源基础上，充分利用地理信息技术，建立防汛风险信息系统，提高防汛决策指挥过程的及时性、科学性，避免决策失误等，逐渐提到了上海防汛工作的日程上来。上海市防汛指挥部办公室是全国防洪风险图的试点单位，根据国家防总要求，并结合上海的实际情况，直接从实时性和实用性出发，遵循“统一规划、分步实施”的原则，计划用两年的时间，建立上海防汛风险信息系统。防汛信息中心承担了该项工作的组织与管理工作，系统总集成、GIS建库及应用系统开发工作由上海城市地理信息系统发展有限公司与上海四通摩天计算机系统工程公司承担。二、总体结构上海防汛风险信息系统属于服务于城市防汛指挥的决策支持系统，它是上海市防汛管理信息系统的重要组成部分。系统涵盖防汛指挥决策过程中信息收集整理、暴雨与洪水预测、灾害预测与统计、灾害损失评估、风险区的确定、应急调度指挥等多个方面。1、逻辑结构上海市防汛风险信息系统逻辑上由GIS空间数据库、综合数据库、计算模型库、市区遥测自动预报系统和GIS应用系统五部分组成。GIS空间数据库为系统提供空间定位基础及相关信息，内容覆盖基础地形数据、防汛工程技术数据、实时雨情数据和历史灾情数据等。计算模型库包括水文计算模型、经验统计模型与灾害评估模型等。市区遥测网自动测报系统采集和提供实时与预测雨情水情数据。GIS应用系统则面向用户，为防汛工作提供信息查询和辅助决策功能。2、软件配置上海防汛风险信息系统GIS软件平台是采用美国ESRI公司的产品，包括ARC/INFO7.2.1、MapObject2.0、ArcView3.1、InternetMapServer等；数据库系统建立在Sybase11.0之上，系统开发工具采用MicrosoftVB6.0。3、体系结构上海防汛风险信息系统采用分布式结构，按网络组成可以分为三大部分：防汛信息中心局域网部分由模型计算服务器、GIS图库服务器、数据库服务器和Intranet服务器、GIS工作站和GIS客户机等组成，连接防汛信息中心与市防汛指挥部。广域网部分通过Internet连接国家防办、市政府、水利系统相关单位和水文站等实时数据采集点，及时传递信息，实现数据的实时获取与动态更新。无线通讯网部分通过无线电通讯网与GPS定位系统连接，有效进行防汛调度、抢险救灾的指挥。2、软件配置上海防汛风险信息系统GIS软件平台是采用美国ESRI公司的产品，包括ARC/INFO7.2.1、MapObject2.0、ArcView3.1、InternetMapServer等；数据库系统建立在Sybase11.0之上，系统开发工具采用MicrosoftVB6.0。3、体系结构上海防汛风险信息系统采用分布式结构，按网络组成可以分为三大部分：防汛信息中心局域网部分由模型计算服务器、GIS图库服务器、数据库服务器和Intranet服务器、GIS工作站和GIS客户机等组成，连接防汛信息中心与市防汛指挥部。专业的3S站3s8.cn广域网部分通过Internet连接国家防办、市政府、水利系统相关单位和水文站等实时数据采集点，及时传递信息，实现数据的实时获取与动态更新。无线通讯网部分通过无线电通讯网与GPS定位系统连接，有效进行防汛调度、抢险救灾的指挥。三、系统特点1、信息覆盖面广，内容精细系统收集的信息基本覆盖了防汛工作的各个环节，包括基础地理信息、数字地面高程、工程技术信息、水情信息、社会经济信息等，推动了防汛工作的信息化和数字化进程。1:500、1:10000等多种精度的地形图数据，为系统提供了详实而丰富的信息。2、以GIS为集成平台系统统一在ARC/INFOGIS平台上，以地理空间信息为基础，融合了遥感、GPS、大型数据库和模型计算等技术，将雨情预测预报系统、暴雨积水模型、地理信息系统有机地结合起来，使系统具有实时监测、预测、评价、调度指挥等辅助决策的功能。3、GIS与计算模型动态结合系统在GIS环境下，实现了GIS与暴雨径流等计算模型动态结合，包括生成模型计算所需要的输入文件、模型计算结果的显示与进一步的统计分析等内容，为研究和解决上海市市区暴雨积水等防汛问题提供了新的途径。4、实时性强系统实现与市区遥测网自动雨情水情测报系统的连接，及时获取雨情实时数据，并利用实时数据进行暴雨积水模型计算，反应及时迅速，为防汛抢险争取了宝贵时间，使灾害损失降低到最低限度。5、高可靠性系统中暴雨径流、风暴潮等各计算模型均模块化，并且有独立的输入输出界面，具有独立和联合运行能力，GIS系统和计算模型之间也相对独立，增强了主系统的可靠性和可维护性。中国3S吧3s8.cn6、先进与开放性中国3S吧3s8.cn本系统采用世界GIS技术与市场的领导者美国环境系统研究所（ESRI）最著名的GIS软件ARC/INFO作为应用支撑平台，保证了系统在技术方面的先进性；同时系统采用了开放的开发环境（ODE），使核心GIS技术可以应用于非专用的编程环境中（如VB、Delphi等），极大地提高了系统的开放性；系统采用Web技术，实现了网上地理信息查询。四、系统功能系统的功能结构如下图：具体模块说明如下：1、分层显示模块提供基础地图和专题地图分层显示功能，用户可自由组合显示的图层；或在积水、溃堤等灾情发生时，叠加所关心图层，直观地显示受影响区域、单位等信息。2．专题查询统计模块可以通过双向查询方式，为防汛决策直接提供各种相关信息的空间位置、地理背景、工程图和属性特征。3．雨情数据模拟可利用防汛中心雨量站实时采集系统，及时获取和分析降雨情况，模拟降雨过程，形成降雨量等值线图和分布图。4．暴雨积水模拟与统计模块根据上海市排水管网情况、历史统计资料、降雨统计资料、降雨雨型情况，雨量站实测数据和雨量预报数据，连接城市暴雨积水模型（河海大学水文水资源及环境学院提供），预测某场降雨或某种频率的暴雨后的积水及退水情况，并统计积水灾情。分为：1）积水预测与统计利用实测雨情数据和雨型统计数据，模拟或预测积水及退水情况；2）历史积水过程模拟与统计利用历史实测雨情数据，模拟积水及退水情况，为模型率定提供依据；3）方案预测与统计利用降雨频率数据和降雨雨型资料，模拟和分析城市在某一频率降雨情况下的积水及退水情况；中国3S吧3s8.cn该模块具有如下功能：*预测城市积水分布*动态演示暴雨积水、退水过程；*查询任意时刻、任意区域的积水水深；*生成任意节点的积水直方图过程线；*对暴雨积水灾情进行预测和统计分析（发生地点、影响单位、损失评价等）；*与社会经济、地形数据等进行空间叠加分析，综合评价积水影响。5．灾情实况统计和评估模块在灾情发生后，快速地记录积水位置和情况，进行灾情归档，并统计灾情发生情况、评估社会经济损失。6、防汛风险图制作模块利用系统对特定水情条件下的暴雨积水、溃堤等险情进行方案分析和评估，并制作和打印防汛综合风险图和单一要素的防汛风险图，如某一降雨频率下的积水分布图等。7、防汛抢险与应急指挥模块利用GIS功能和各种防汛抢险信息，帮助制定防汛抢险指挥预案、确定避难和迁移方案、进行防汛物资的指挥调度。8．模型数据接口模块该模块提供计算模型、实时系统数据与本系统进行数据交换功能。由于模型为Fortran语言开发，只能进行数值计算，接口模块将实时数据库信息、地理信息转换为文本格式交模型计算，并将模型计算结果转换到GIS系统，作进一步分析。9、Internet综合查询模块提供在IE浏览器上对本系统中各种信息进行双向查询的功能，为防汛相关单位及时提供信息。五、展望上海防汛风险GIS系统的成功开发和应用，为我们展示了防汛领域使用GIS技术美好前景。我们深信在各级领导的关心、指导下，随着数据的不断充实、风暴潮、河网水动力等计算模型的接入和功能的进一步完善，该系统将在上海防汛指挥决策中担当重要的角色，使防汛管理水平达到一个新的高度。