基于GIS技術(shù)的防汛信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

李香菊+操鳳萍+謝修娟

摘 要：防洪減災(zāi)不能僅僅依靠建設(shè)防汛工程，對災(zāi)情進(jìn)行監(jiān)測、分析和預(yù)測，以便采取積極主動的防御策略至關(guān)重要。將地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)與防汛項(xiàng)目結(jié)合，通過在地圖上標(biāo)記展示汛情信息，對洪水進(jìn)行監(jiān)測、預(yù)警、分析和評估，以減少災(zāi)害損失。

關(guān)鍵詞：GIS；防汛信息系統(tǒng)；汛情分析；汛情監(jiān)測

DOIDOI：10.11907/rjdk.162319

中圖分類號：TP319

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1672-7800（2016）012-0062-03

0 引言

洪汛災(zāi)害是對人類生產(chǎn)生活威脅較大的自然災(zāi)害之一。傳統(tǒng)的防汛方式主要是建造防御工程，采取被動防御，對易發(fā)生洪澇災(zāi)害地區(qū)的汛情信息缺乏實(shí)時監(jiān)測與分析，防汛人員不能客觀掌握洪汛發(fā)生的時間與程度，防汛效果不理想。因此，對洪汛的監(jiān)測、分析和預(yù)測防護(hù)成為一項(xiàng)重要的防汛工作。

隨著地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)發(fā)展， 其應(yīng)用也多元化，本文對GIS技術(shù)應(yīng)用在防汛信息系統(tǒng)開展研究?；贒IS的防汛系統(tǒng)，將監(jiān)測點(diǎn)傳輸回來的數(shù)據(jù)以站點(diǎn)形式表現(xiàn)在地圖上，管理員通過對地圖的操作查看汛情信息，監(jiān)測點(diǎn)的雨量數(shù)據(jù)以柱狀圖形式直觀表現(xiàn)，雨量時間分布情況一目了然，便于判斷和預(yù)測汛期的時間跨段。

1 防汛系統(tǒng)研究現(xiàn)狀

上世紀(jì)70年代，美國提出了通過對洪水監(jiān)測、預(yù)警、分析和評估等非工程化手段減少災(zāi)害損失的設(shè)想。隨著地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)的發(fā)展，將GIS技術(shù)與防汛項(xiàng)目結(jié)合達(dá)到了出乎意料的效果。美國突發(fā)事件管理委員會FEMA已利用GIS技術(shù)用于汛情災(zāi)害管理，并輔助預(yù)測水災(zāi)危害，如洪水的峰值時間、水位高度等；汛后提供相應(yīng)的汛情數(shù)據(jù)給政府部門和保險(xiǎn)公司進(jìn)行損失評估，制定災(zāi)后重建計(jì)劃。目前，相當(dāng)一部分發(fā)達(dá)國家已經(jīng)普及防汛系統(tǒng)或正在建設(shè)綜合型防洪工程。

我國由于地理位置跨度大，地形與氣候特征差異大，導(dǎo)致汛情形式多樣化，防汛信息系統(tǒng)普及有一定難度。近年來，經(jīng)過有關(guān)部門努力，防汛信息系統(tǒng)發(fā)展較快，部分地區(qū)已使用防汛信息系統(tǒng)來輔助防洪工程，取得了良好效果，具有良好的發(fā)展前景。

2 GIS技術(shù)

地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）將地理數(shù)據(jù)和計(jì)算機(jī)信息集成于一體，將各種地理特征和環(huán)境要素以計(jì)算機(jī)信息符號化表示，對空間位置數(shù)據(jù)、屬性特征數(shù)據(jù)及時域特征數(shù)據(jù)進(jìn)行了轉(zhuǎn)化。GIS在計(jì)算機(jī)硬、軟件支持下，對地球表層空間中有關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、儲存、管理、運(yùn)算、分析、顯示和描述。

GIS結(jié)合地理學(xué)、地圖學(xué)以及遙感和計(jì)算機(jī)科學(xué)，將空間信息處理成圖形呈現(xiàn)在頁面上，將地圖和地理分析功能與一般的數(shù)據(jù)庫功能集成在一起，廣泛應(yīng)用在科學(xué)調(diào)查、資源管理、財(cái)產(chǎn)管理、發(fā)展規(guī)劃、繪圖和路線規(guī)劃等領(lǐng)域。

GIS開發(fā)工具主要有組件式工具、集成式工具、模塊式工具和網(wǎng)絡(luò)工具，本文主要研究集成式工具開發(fā)。集成式GIS開發(fā)工具集合了各種模塊的GIS開發(fā)包，提供強(qiáng)大的數(shù)據(jù)輸入輸出功能、空間分析能力及良好的平臺性能，如ESRI公司推出的ArcGIS。

3 防汛信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1 防汛系統(tǒng)功能需求

防汛信息系統(tǒng)要為防汛人員提供優(yōu)秀的汛情信息采集、分析功能。借用傳感技術(shù)，系統(tǒng)可及時收集測試站點(diǎn)雨量信息，并以地圖的形式展示在系統(tǒng)平臺。利用本系統(tǒng)，防汛人員能實(shí)時監(jiān)控各個站點(diǎn)的水雨情數(shù)據(jù)，從而及時部署防汛工作，最大程度上減少洪汛災(zāi)害帶來的損失。系統(tǒng)將監(jiān)測站點(diǎn)的雨量數(shù)據(jù)以柱狀圖形式按時間呈現(xiàn)，方便防汛人員分析數(shù)據(jù)、預(yù)測汛情，提前作好防御準(zhǔn)備。

此外，系統(tǒng)為防汛人員提供維護(hù)檢測站點(diǎn)基本信息接口，可根據(jù)實(shí)際需求更改監(jiān)測站點(diǎn)信息，滿足監(jiān)測站點(diǎn)增加、位置更換或名稱更改等需求。

3.2 防汛信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)

防汛信息系統(tǒng)結(jié)合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和GIS技術(shù)，以對地圖的動態(tài)操作方式實(shí)現(xiàn)汛情信息的采集和分析，主要功能有5項(xiàng)，如圖1所示。

（1）賬戶信息管理：系統(tǒng)管理員對系統(tǒng)用戶的基本信息進(jìn)行維護(hù)，為不同用戶分配相應(yīng)權(quán)限。

（2）地圖信息維護(hù)：地圖上所有監(jiān)測站展示，點(diǎn)擊即可獲取站點(diǎn)基本信息。

（3）站點(diǎn)信息維護(hù)：防汛人員對監(jiān)測站點(diǎn)信息進(jìn)行維護(hù)，包括站點(diǎn)的位置、名稱和行政規(guī)劃等信息。當(dāng)監(jiān)測站點(diǎn)移動時，可在平臺更新位置信息。所有監(jiān)測站點(diǎn)都在地圖上展示，也可將監(jiān)測站點(diǎn)信息以文件方式導(dǎo)出。

（4）汛情信息維護(hù)：防汛人員可查詢所有監(jiān)測站點(diǎn)在某時間段的雨量信息，分析汛期雨量狀況和汛期的時間跨度，為防汛工程提前做好部署。雨量信息以柱狀圖形式展示，系統(tǒng)定期備份所有監(jiān)測站點(diǎn)汛情信息。

（5）數(shù)據(jù)庫維護(hù)：系統(tǒng)管理員對系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行備份和還原操作。

3.3 防汛信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.3.1 系統(tǒng)架構(gòu)

防汛信息系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，主要運(yùn)用MVC模式。前臺使用Flex框架，用戶對頁面的操作可通過控制層將請求傳遞到后臺處理，由模型驅(qū)動進(jìn)行數(shù)據(jù)封裝以提高層級間的傳遞效率。ArcGIS for Flex框架提供大量功能函數(shù)，能直接將數(shù)據(jù)在地圖上成像并顯示出來。后臺是業(yè)務(wù)邏輯層（Service）、數(shù)據(jù)持久層（Dao）和控制層（Controller）。業(yè)務(wù)邏輯層主要負(fù)責(zé)將用戶請求的數(shù)據(jù)通過邏輯處理后達(dá)到某種以功能提供用戶需要的信息。業(yè)務(wù)邏輯層一般包含多個功能函數(shù)，且被一個事務(wù)處理，這組操作能否被調(diào)用取決于事務(wù)管理的配置正確與否。持久層負(fù)責(zé)后臺與數(shù)據(jù)庫間的數(shù)據(jù)交互，以便完成數(shù)據(jù)的存儲與讀取操作。

3.3.2 地圖展示

地圖展示功能是本系統(tǒng)核心功能之一，也是防汛信息系統(tǒng)應(yīng)用價(jià)值的核心。地圖展示頁面是登錄系統(tǒng)后的首界面，以電子地圖的形式展示監(jiān)測站點(diǎn)的雨量數(shù)據(jù)。用戶可設(shè)置需要查看的時間段，通過移動鼠標(biāo)查看每個監(jiān)測站點(diǎn)的詳細(xì)信息，如圖2所示。

（1）通過在圖層上添加行政區(qū)編號劃分圖層區(qū)域，將監(jiān)測站點(diǎn)標(biāo)記在地圖上。行政區(qū)圖層中每個行政區(qū)記錄行政區(qū)編號和行政區(qū)名稱，監(jiān)測站點(diǎn)圖層每個站點(diǎn)記錄站點(diǎn)編號、站點(diǎn)名稱、經(jīng)度和緯度，這些信息通過數(shù)據(jù)庫表保存。

（2）運(yùn)用ArcGIS api for Flex技術(shù)，在主界面中將地圖展示，根據(jù)查詢的監(jiān)測站點(diǎn)信息在地圖上畫出標(biāo)記。在Flex中引入SDK4.5與ArcGIS api for Flex庫，利用ArcGIS api for Flex中封裝的ArcGISTiledServiceLayer類訪問相應(yīng)路徑的地圖服務(wù)。地圖服務(wù)路徑先通過ArcGIS Catalog發(fā)布地圖然后自主設(shè)置。這兩部分配置完成后，即可輕松在頁面上進(jìn)行地圖展示與切換。再通過封裝DrowTool類實(shí)現(xiàn)地圖上的站點(diǎn)標(biāo)記，以實(shí)現(xiàn)在界面初始化時雨量查詢數(shù)據(jù)顯示。

3.3.3 汛情信息維護(hù)

防汛人員通過輸入查詢條件，可以查看某個監(jiān)測站點(diǎn)某時間段內(nèi)雨量數(shù)據(jù)。雨情數(shù)據(jù)以柱狀圖形式顯示，并在下方顯示數(shù)據(jù)詳細(xì)信息，防汛人員可與往年同時段數(shù)據(jù)進(jìn)行比對分析，預(yù)測汛情，如圖3所示。

4 結(jié)語

將GIS技術(shù)運(yùn)用在防汛信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了防汛工作監(jiān)測與統(tǒng)計(jì)功能，減少了人力投入，提高了防汛工作效率。防汛人員可通過平臺實(shí)時進(jìn)行雨量信息監(jiān)視，還可通過歷

史雨情數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)來分析汛情。GIS技術(shù)為防汛系統(tǒng)提供了簡捷的地圖操作功能，無需進(jìn)行專門的培訓(xùn)即可使用，降低了系統(tǒng)使用門檻，防汛部門工作部署和安排有了科學(xué)保障。GIS技術(shù)的發(fā)展為系統(tǒng)后期優(yōu)化擴(kuò)展提供了條件。

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（責(zé)任編輯：孫 娟）