防汛地理信息应急指挥系统建设分析范文

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摘要:黑龙江省幅员辽阔，江河水资源丰富，自然条件十分优越也十分复杂，属于洪涝灾害多发地区。在2013年、2017年都发生了较大规模的洪水灾害。本文探讨了利用GIS、GPS、RS等3S技术，建立黑龙江省防汛地理信息应急指挥系统，通过系统从灾前的防汛保障、灾中指挥救援、灾后重建等多个角度，为黑龙江省防汛抗洪提供决策支持。

关键词:防汛抗洪;GIS;GPS;RS

引言

黑龙江省地处东北地区北部，拥有广阔的黑土地和丰富的江河资源，自然条件十分优越也十分复杂，属于洪涝灾害多发地区［1］。洪水汛情的突发性、历史不重复性、相关环境的复杂性及洪水造成灾害的严重性，决定了防汛指挥决策必然面临着难度大、时效性强、风险度高等难题。防汛指挥决策是否正确、是否及时，将关系到防汛救灾工作的成败，并将直接影响国民经济发展和人民生命财产安全［2－4］。近年来，在国家实施“一带一路”等多项重大战略背景下，在地理国情监测、应急测绘等新型业务推动下，在经济发展新常态对地理信息需求引领下，在网络技术、信息技术在测绘地理信息领域的加速渗透和深度应用的影响下，测绘地理信息行业面临着新的机遇和挑战，同时也对测绘地理信息行业提出了更高要求。其中一项重要任务就是应急测绘保障技术体系的建立与完善。目前，我国测绘地理信息应急保障体系已基本建成，应急测绘保障服务能力得到大幅提升。但是，在应对突发事件与重大自然灾害工作中，如防汛救灾指挥工作中，防汛地理分析、洪涝灾害预警及评估等技术问题严重制约着工作效率，在快速响应等方面的能力还显得不足，急需突破应急测绘保障技术瓶颈，完善应急测绘保障技术体系，提升我国应对突发事件与重大自然灾害的处置能力。本文主要研究在基于3S技术、计算机技术、网络技术的基础上，基于SuperMapObject．NET开发黑龙江省防汛地理信息应急指挥系统，通过系统从灾前的防汛保障、灾中指挥救援、灾后重建等多个角度，提升黑龙江省防汛应急测绘保障服务能力，支撑黑龙江省防汛突发事件应急处置与防灾减灾工作。

1SuperMapObject．NET介绍

SuperMapObject．NET是超图公司开发的GIS系列软件中的基础桌面开发平台，目前最新的版本是SuperMapObjects．NET9D。利用SuperMapObject．NET用户能够简单快捷地在各种应用系统中嵌入地图应用功能，大大增强了应用系统的可操作度和空间分析能力。SuperMapObject．NET的主要特点包括以下几个方面:1)完备的SDX+数据引擎;2)完善的数据处理功能;3)全面的符号解决方案;4)坚实的地图显示与互操作基础;5)完备的排版打印功能;6)专业、强大的地理空间分析功能［5－7］。SuperMapObject．NET提供的二三维一体化技术体系能保证二维与三维GIS技术的无缝融合，包括二维与三维在数据模型、数据存储方案、数据管理、符号、可视化和分析功能的一体化，提供海量二维数据直接在三维场景中的高性能可视化、二维分析功能在三维场景中的直接操作和越来越丰富的三维分析功能［5］。突破了单纯的三维只能查一查、看一看的瓶颈，推动三维GIS升华为面向业务管理和辅助决策的深度应用。本文通过SuperMapObject．NET提供的二三维一体化技术及强大的GIS功能建立黑龙江省防汛地理信息应急指挥系统。

2系统框架设计

黑龙江省防汛地理信息应急指挥系统采用C/S体系架构，基于组件方式开发，地图引擎采用超图的SuperMapObject．Net平台，客户端基于WPF开发语言进行开发，通过SuperMapObject．Net平台集成基础地理数据和防汛专题数据，客户端采用二维地图与三维场景一体化技术进行数据表现与展示，二维地图与三维场景实现数据浏览一体化、数据编辑一体化、功能操作一体化，最终将研究内容集成到原型系统中并予以展示。系统框架设计如图1所示。系统采用标准的三层体系结构，主要包括数据层、服务层和表现层。其中，数据层采用微软的SQLServer关系型数据库系统或文件数据库，实现各类防汛专题数据及基础地理信息数据的高效存储和管理;服务层采用Super-MapGIS平台，通过SuperMapSDX+空间数据引擎，负责数据库系统业务逻辑的实现，如空间数据的存取、表现和操作等;表现层是研发黑龙江省防汛应急指挥系统，满足防汛应急指挥管理要求。

3数据库设计

系统基础数据包括黑龙江省全省矢量地图数据、影像地图数据、地形地图数据，数据全部以缓存格式调用，按照地市单元进行缓存切图。数据存储逻辑结构图如图2所示。系统专题数据包括黑龙江省全省部分水利专题数据及2013年防汛期间的影像、图表数据，针对水利专题数据及影像数据全部采用超图格式的数据源形式进行存储，数据格式为“．udb”，水利专题数据包括:全省重点水库、水文站、桥梁点、涵洞点、堤防、桥梁线、路堤、主要河流、水库坝、渠道、一般河流、双线河、依比例水库、不依比例水库等，系统集成了2013年防汛工作期间使用的影像数据成果及电子图集，并以此形成防汛案例库，主要数据内容包括环境星影像数据、Cosmo影像数据、防洪专题图数据、实时水雨情数据等。

4主要功能

黑龙江省防汛地理信息应急指挥系统在功能设计上共包括10个功能模块，即基础操作、防汛专题数据管理、查询定位、标绘档案、洪水分析、指挥救援、数据维护、灾损评估、打印、防汛案例，其功能详细设计如图3所示。

4．1防汛保障

基于防汛日常业务需求，系统提供了基础地图及三维场景浏览功能，可以在二维地图或三维场景下浏览查看基础地理信息数据及防汛专题数据，并且做到了二三维一体化的数据浏览效果，其中基础地理数据包括黑龙江省全域范围的矢量电子地图及遥感影像地图数据，防汛专题数据包括全省重点水库、水文站、桥梁点、涵洞点等共计14个类别。配合业务需求，系统提供了地图常用操作模块、可实现地图放大、缩小、漫游、全图、空间量算、场景切换、地名查询等功能，保证了对全省基础地理概况及防汛专题数据的实时、全面性的掌握。

4．2防汛应急指挥

当洪涝灾害发生时，首先可利用系统提供的洪水淹没分析功能，基于溃坝点位置、地形因子、植被因子等要素，快速模拟出受灾地区淹没范围;针对受灾范围，可快速提取受灾区域范围内受洪水影响的村屯信息并对其进行统计定位，此外，利用系统可计算出受灾区域的面积及过水体积等信息;在初步获得了大致受灾范围后，利用系统提供的标绘档案功能模块，快速制定切实可行的应急救援指挥方案，形成的救援指挥方案可保存为档案信息，并可利用系统提供的打印出图功能进行打印出图，实现了分析结果的导出、分发与系统集成，基于此功能可将淹没分析范围及救援指挥方案快速分发至各级防汛应急指挥部门中，保证了分析结果的信息协同与统一，为防汛应急指挥提供决策支持。为验证洪水淹没分析结果的准确性，以黑龙江省佳木斯地区同江市抚远地区为试验区，搜集整理了抚远地区2013年防汛期间该地区淹没影像数据，搜集整理了满足研究应用需求的1∶50000DEM数据、30m分辨率DEM数据、90m分辨率DEM数据，并开展了数据处理、入库等工作。基于抚远地区2013年地区淹没影像数据，开展数字化解译工作，得到了该地区在2013年防汛期间受灾地区的实际淹没范围。利用系统洪水分析功能，分别利用全省1∶50000DEM数据(25m分辨率)、全省30m分辨率DEM数据、全省90m分辨率DEM数据对2013年防汛期间佳木斯防汛段的抚远县淹没地区进行了洪水分析误差比计算，采用的误差比计算公示为:误差=模拟计算淹没范围－实际淹没范围实际淹没范围通过不同DEM分辨率的淹没分析模拟结果，得到了该地区的洪水淹没分析误差百分比相关数据，其中基于1∶50000DEM数据的误差值为37．05%;基于30m分辨率DEM数据的误差值为85．43%;基于90m分辨率DEM数据的误差值为93．43%。

4．3灾后评估

在防汛应急指挥过程中，灾损评估工作也是非常重要的一项工作，利用黑龙江省防汛地理信息应急指挥系统，可模拟出受灾地区大致的淹没范围，以地区遥感影像为基础，通过解译计算，可统计分析出受灾地区农业区域及城镇建筑区域的详细受灾数据;其次结合地区涉经数据，可对受灾地区的经济损失进行整体评估，为后续救灾安置提供决策保证。

5结束语

本文利用3S技术在黑龙江省建立了黑龙江省防汛地理信息应急指挥系统，极大地提高了黑龙江省防汛指挥的现代化水平。系统从防汛日常保障、防汛应急指挥、防汛灾损评估、灾后重建等多个环节，提供技术支持，为黑龙江省防汛应急指挥工作提供决策支撑，对于我国各级其他省份防汛指挥系统的建设具有一定的指导意义。

参考文献:

［1］赵振宇．基于WebGIS技术的大庆市防汛指挥系统［J］．黑龙江水利科技，2007，35(1):79－80．

［2］张宏伟，魏锋，佘远见．基于Flex和ArcGISServer的城市防汛指挥系统的设计与实现［J］．地理空间信息，2011，9(6):34－35．

［3］祝晓明．防汛抗旱辅助决策系统设计与部分实现［D］．长春:吉林大学，2010．

［4］李玉刚，姜淑波，王永刚．部分县市防汛自动测报系统建设存在的问题及对策［J］．黑龙江水利科技，2014，42(10):221．

［5］陈鹏，林鸿．基于SuperMap6R技术的二三位一体化研究［J］．测绘，2011，4(2):51．

［6］吴创奇．基于SuperMap的二三维一体化的WebGIS系统开发［J］．科技创新导报，2011(21):23．

［7］王洪昌，林富明，李梅．二三维一体化城市综合管网系统设计与实现［J］．测绘与空间地理信息，2016，39(1):82－83．

作者：王洪昌 于庆国 刘恒飞 李冰 单位：国家测绘局黑龙江基础地理信息中心