基于GIS技術(shù)的防汛信息系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)深析

摘要：我國洪水災(zāi)害頻繁，嚴(yán)重危害了人民群眾的生命和財(cái)產(chǎn)安全，近年來，伴隨著信息科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，GIS技術(shù)逐漸在水利上得到了廣泛的應(yīng)用。本文基于GIS技術(shù)，著重探討了其在防汛中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：GIS；防汛；應(yīng)用

防治洪水，防御和減輕洪澇災(zāi)害，是維護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)安全，保障國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要任務(wù)。在建設(shè)和利用堤防、水庫、蓄滯洪區(qū)等防洪工程進(jìn)行保護(hù)和調(diào)蓄的同時(shí)，加強(qiáng)非工程措施的建設(shè)和運(yùn)用，是現(xiàn)代防汛指揮管理的重要特征。利用現(xiàn)代信息技術(shù)，研究并建立現(xiàn)代化的防汛指揮系統(tǒng)，對(duì)于提高應(yīng)急指揮能力，及時(shí)、正確、科學(xué)、合理實(shí)施防汛搶險(xiǎn)救災(zāi)指揮調(diào)度，有效減輕洪澇災(zāi)害損失具有重要意義。

1、地理信息系統(tǒng)的定義和類型

1.1地理信息系統(tǒng)定義

地理信息系統(tǒng)簡(jiǎn)稱為GIS，不同的應(yīng)用領(lǐng)域，不同專業(yè)，理解都不一樣，目前仍沒有統(tǒng)一的被普遍接受的定義。有些人認(rèn)為GIS是研究和管理空間數(shù)據(jù)的技術(shù)系統(tǒng)，在計(jì)算機(jī)的硬件支持下對(duì)空間數(shù)據(jù)按照空間位置或地理坐標(biāo)進(jìn)行各種處理，完成數(shù)據(jù)的輸入、存儲(chǔ)、處理、管理、分析和輸出等各項(xiàng)功能，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的管理，研究各種空間實(shí)體和其相互之間的關(guān)系，對(duì)多種因素信息進(jìn)行了綜合的分析進(jìn)而快速獲取來滿足應(yīng)用需要的信息，并且能夠用文字、圖形、數(shù)據(jù)等形式表示處理的結(jié)果。有些人認(rèn)為GIS是一種十分重要并且特定的空間信息的系統(tǒng)，是用于采集、管理、儲(chǔ)存、描述和分析部分或整個(gè)地球空間與地理分布相關(guān)的數(shù)據(jù)空間信息的系統(tǒng)。具體來說，簡(jiǎn)單幾句話，并不能解釋GIS的概念，上述也僅僅是簡(jiǎn)短的介紹，簡(jiǎn)單地定義是：“在計(jì)算機(jī)軟硬件的支持下，用檢索、存儲(chǔ)、采集、管理、表達(dá)和分析空間物體定位的分布以及與它相關(guān)聯(lián)的屬性數(shù)據(jù)，而且以回答用戶的問題作為主要任務(wù)，這樣的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)成為地理信息系統(tǒng)?！?/p>

1.2地理信息系統(tǒng)的分類

地理信息系統(tǒng)技術(shù)潛力大，應(yīng)用面廣，并且發(fā)展也相當(dāng)迅速，所以很難用一個(gè)固定的方法對(duì)其進(jìn)行分類。但是，通?？梢詮南旅娴膸追N角度來進(jìn)行分類：（1）按區(qū)域大小或行政級(jí)別來進(jìn)行劃分，GIS可以劃分為區(qū)域地理信息系統(tǒng)、省級(jí)地理信息系統(tǒng)、全球地理信息系統(tǒng)（例如用于監(jiān)測(cè)全球氣候變化的地理信息系統(tǒng)）、國家地理信息系統(tǒng)（例如中國國家基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)）等等。

（2）按照地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用功能進(jìn)行分類，可以分為兩個(gè)大的基本類型：一個(gè)是應(yīng)用型的地理信息系統(tǒng)，以某工作、專業(yè)或領(lǐng)域作為主要的內(nèi)容，包括區(qū)域綜合地理信息系統(tǒng)和專題地理信息系統(tǒng)；二是工具型地理信息系統(tǒng)，也就是GIS工具軟件包，如ARC/INFO等，具有空間數(shù)據(jù)輸入、存儲(chǔ)、處理、分析和輸出等GIS的基本功能；

（4）按地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型進(jìn)行分類：混合數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)地理信息系統(tǒng)、矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)地理信息系統(tǒng)、柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)地理信息系統(tǒng)。

2、GIS技術(shù)在防汛指揮決策中的應(yīng)用

地理信息系統(tǒng)應(yīng)用于防汛抗旱信息管理與指揮決策服務(wù)，主要概括如下：

2.1量算和統(tǒng)計(jì)

通過GIS應(yīng)用軟件，可分別在一維、二維、三維空間里實(shí)現(xiàn)對(duì)各種研究對(duì)象的長度、面積、體積進(jìn)行快速量算，然后將各種信息匯集在一起，通過系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)和分析，獲得一些特定問題的解決方案。如：實(shí)現(xiàn)對(duì)臺(tái)風(fēng)當(dāng)前路徑、預(yù)報(bào)路徑、影響范圍等信息的生成和動(dòng)態(tài)演示，結(jié)合有關(guān)歷史數(shù)據(jù)和技術(shù)參數(shù)，提供防臺(tái)風(fēng)、抗臺(tái)風(fēng)的決策支持。

2.2監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)

通過GIS的查詢和檢索功能，可為決策者快速而準(zhǔn)確提供系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)，為科學(xué)的管理提供有力支持。應(yīng)用數(shù)學(xué)模型、模擬算法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)事物發(fā)展的預(yù)測(cè)。如：結(jié)合常規(guī)的洪水預(yù)報(bào)模型，研究給定降水區(qū)域的產(chǎn)匯流機(jī)制、匯流過程和洪水的時(shí)空分布，真實(shí)模擬洪水演進(jìn)和淹沒過程。

2.3規(guī)劃和管理

GIS能夠進(jìn)行多要素的綜合分析和管理，提供專題空間信息。如：對(duì)區(qū)域地下水位、河道水位及雨情和水情等系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)結(jié)果進(jìn)行科學(xué)合理的分析，及時(shí)生成防汛抗旱調(diào)度方案，可以實(shí)現(xiàn)水資源的有效統(tǒng)籌與管理。

2.4輔助決策

GIS在其空間數(shù)據(jù)庫支持下，通過構(gòu)建一系列決策模型，并對(duì)這些決策模型進(jìn)行比較分析，為管理者提供科學(xué)的決策支持。如：可以利用洪水風(fēng)險(xiǎn)分析模型結(jié)合GIS進(jìn)行災(zāi)前分析，提供最優(yōu)、最科學(xué)和最實(shí)用的防災(zāi)減災(zāi)方案，也可以利用Gis的網(wǎng)絡(luò)分析功能確定救災(zāi)物資調(diào)配的最佳路徑，為受災(zāi)人員和財(cái)產(chǎn)的安全有效轉(zhuǎn)移提供決策依據(jù)，為防汛搶險(xiǎn)提供快捷服務(wù)。

2.5向空間拓展

GIS的拓?fù)潢P(guān)系和空間分析功能也是其主要的應(yīng)用之一。如：對(duì)快速采集來的洪澇災(zāi)害和洪水淹沒情況進(jìn)行空間分析與綜合評(píng)價(jià)，進(jìn)行災(zāi)害統(tǒng)計(jì)和處置規(guī)劃

3、案例分析

山東省東平、汶上以及梁山三縣交界處存在一座總面積627平方公里的水庫——東山湖水庫，其是分滯黃河洪水以確保津浦鐵路、勝利油田、濟(jì)南以及下游兩岸居民生命財(cái)產(chǎn)安全的重要工程。因此，山東省在啟動(dòng)數(shù)字黃河一期項(xiàng)目建設(shè)過程中開發(fā)了東平湖三維防汛決策系統(tǒng)，并與2006年底投入使用。該系統(tǒng)采用C/S體系，建立了以O(shè)racle9i分布式數(shù)據(jù)庫為構(gòu)架的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫、水雨情數(shù)據(jù)庫、以及工險(xiǎn)情數(shù)據(jù)庫，采用ODBC接口實(shí)現(xiàn)不同數(shù)據(jù)庫之間的訪問。系統(tǒng)用ArcGIS對(duì)航空攝影或者遙感獲得的正射影像數(shù)據(jù)和DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加，最終形成三維圖像。系統(tǒng)包括防汛信息接收、工險(xiǎn)情信息查詢、防汛力量部署查詢、遷安救護(hù)、洪水計(jì)算、洪水模擬分析、三維場(chǎng)景管理等七個(gè)模塊，后三個(gè)基于三維GIS技術(shù)的模塊實(shí)現(xiàn)了進(jìn)出湖流量和水位的動(dòng)態(tài)同步模擬，可以根據(jù)庫容量的變化對(duì)災(zāi)情進(jìn)行評(píng)估和防汛綜合調(diào)度。

4、結(jié)論

GIS技術(shù)的防汛信息系統(tǒng)在防汛領(lǐng)域中的應(yīng)用已經(jīng)成為一個(gè)趨勢(shì)，我們?cè)谠摲矫孀隽擞幸娴奶剿骱蛯?shí)踐。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉南.浙江省數(shù)字流域規(guī)劃災(zāi)害治理技術(shù)研究[J].自然災(zāi)害學(xué)報(bào)，2002，11（3）：57-61.

[2]劉仁義.基于GIS技術(shù)的水利防災(zāi)信息系統(tǒng)研究[J].自然災(zāi)害學(xué)報(bào)，2002，11（1）：62-67.