基于GIS技術的防汛信息系統關鍵技術深析

摘要：我國洪水災害頻繁，嚴重危害了人民群眾的生命和財產安全，近年來，伴隨著信息科學技術的發展，GIS技術逐漸在水利上得到了廣泛的應用。本文基于GIS技術，著重探討了其在防汛中的應用。

關鍵詞：GIS；防汛；應用

防治洪水，防御和減輕洪澇災害，是維護人民生命財產安全，保障國民經濟和社會發展的重要任務。在建設和利用堤防、水庫、蓄滯洪區等防洪工程進行保護和調蓄的同時，加強非工程措施的建設和運用，是現代防汛指揮管理的重要特征。利用現代信息技術，研究并建立現代化的防汛指揮系統，對于提高應急指揮能力，及時、正確、科學、合理實施防汛搶險救災指揮調度，有效減輕洪澇災害損失具有重要意義。

1、地理信息系統的定義和類型

1.1地理信息系統定義

地理信息系統簡稱為GIS，不同的應用領域，不同專業，理解都不一樣，目前仍沒有統一的被普遍接受的定義。有些人認為GIS是研究和管理空間數據的技術系統，在計算機的硬件支持下對空間數據按照空間位置或地理坐標進行各種處理，完成數據的輸入、存儲、處理、管理、分析和輸出等各項功能，對數據進行有效的管理，研究各種空間實體和其相互之間的關系，對多種因素信息進行了綜合的分析進而快速獲取來滿足應用需要的信息，并且能夠用文字、圖形、數據等形式表示處理的結果。有些人認為GIS是一種十分重要并且特定的空間信息的系統，是用于采集、管理、儲存、描述和分析部分或整個地球空間與地理分布相關的數據空間信息的系統。具體來說，簡單幾句話，并不能解釋GIS的概念，上述也僅僅是簡短的介紹，簡單地定義是：“在計算機軟硬件的支持下，用檢索、存儲、采集、管理、表達和分析空間物體定位的分布以及與它相關聯的屬性數據，而且以回答用戶的問題作為主要任務，這樣的計算機系統成為地理信息系統。”

1.2地理信息系統的分類

地理信息系統技術潛力大，應用面廣，并且發展也相當迅速，所以很難用一個固定的方法對其進行分類。但是，通常可以從下面的幾種角度來進行分類：（1）按區域大小或行政級別來進行劃分，GIS可以劃分為區域地理信息系統、省級地理信息系統、全球地理信息系統（例如用于監測全球氣候變化的地理信息系統）、國家地理信息系統（例如中國國家基礎地理信息系統）等等。

（2）按照地理信息系統的應用功能進行分類，可以分為兩個大的基本類型：一個是應用型的地理信息系統，以某工作、專業或領域作為主要的內容，包括區域綜合地理信息系統和專題地理信息系統；二是工具型地理信息系統，也就是GIS工具軟件包，如ARC/INFO等，具有空間數據輸入、存儲、處理、分析和輸出等GIS的基本功能；

（4）按地理信息系統的數據結構類型進行分類：混合數據結構地理信息系統、矢量數據結構地理信息系統、柵格數據結構地理信息系統。

2、GIS技術在防汛指揮決策中的應用

地理信息系統應用于防汛抗旱信息管理與指揮決策服務，主要概括如下：

2.1量算和統計

通過GIS應用軟件，可分別在一維、二維、三維空間里實現對各種研究對象的長度、面積、體積進行快速量算，然后將各種信息匯集在一起，通過系統的統計和分析，獲得一些特定問題的解決方案。如：實現對臺風當前路徑、預報路徑、影響范圍等信息的生成和動態演示，結合有關歷史數據和技術參數，提供防臺風、抗臺風的決策支持。

2.2監測和預測

通過GIS的查詢和檢索功能，可為決策者快速而準確提供系統的監測，為科學的管理提供有力支持。應用數學模型、模擬算法可以實現對事物發展的預測。如：結合常規的洪水預報模型，研究給定降水區域的產匯流機制、匯流過程和洪水的時空分布，真實模擬洪水演進和淹沒過程。

2.3規劃和管理

GIS能夠進行多要素的綜合分析和管理，提供專題空間信息。如：對區域地下水位、河道水位及雨情和水情等系統的實時數據與預測預報結果進行科學合理的分析，及時生成防汛抗旱調度方案，可以實現水資源的有效統籌與管理。

2.4輔助決策

GIS在其空間數據庫支持下，通過構建一系列決策模型，并對這些決策模型進行比較分析，為管理者提供科學的決策支持。如：可以利用洪水風險分析模型結合GIS進行災前分析，提供最優、最科學和最實用的防災減災方案，也可以利用Gis的網絡分析功能確定救災物資調配的最佳路徑，為受災人員和財產的安全有效轉移提供決策依據，為防汛搶險提供快捷服務。

2.5向空間拓展

GIS的拓撲關系和空間分析功能也是其主要的應用之一。如：對快速采集來的洪澇災害和洪水淹沒情況進行空間分析與綜合評價，進行災害統計和處置規劃

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、濟南以及下游兩岸居民生命財產安全的重要工程。因此，山東省在啟動數字黃河一期項目建設過程中開發了東平湖三維防汛決策系統，并與2006年底投入使用。該系統采用C/S體系，建立了以Oracle9i分布式數據庫為構架的基礎地理數據庫、水雨情數據庫、以及工險情數據庫，采用ODBC接口實現不同數據庫之間的訪問。系統用ArcGIS對航空攝影或者遙感獲得的正射影像數據和DEM數據進行疊加，最終形成三維圖像。系統包括防汛信息接收、工險情信息查詢、防汛力量部署查詢、遷安救護、洪水計算、洪水模擬分析、三維場景管理等七個模塊，后三個基于三維GIS技術的模塊實現了進出湖流量和水位的動態同步模擬，可以根據庫容量的變化對災情進行評估和防汛綜合調度。

4、結論

GIS技術的防汛信息系統在防汛領域中的應用已經成為一個趨勢，我們在該方面做了有益的探索和實踐。

參考文獻：

[1]劉南.浙江省數字流域規劃災害治理技術研究[J].自然災害學報，2002，11（3）：57-61.

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