利用GIS技术建立防洪抢险应急预案数据库的实践

关键词:GIS 预案 数据库

2014-01-08 17:10:49  查看次数:4190次

 

利用GIS技术建立防洪抢险应急预案数据库的实践

 

                               周俊 姚叶萍 王雪娣 谭建

                       (海南图语地理信息技术有限公司,海南 海口 570203)

        (该论文被发表在《海南地理信息》学术论文专刊第13期,并获优秀论文二等奖)
 

摘要:本文以海南省水库防洪抢险应急预案数据库建设为例,介绍了利用GIS技术建立防洪抢险应急预案数据库,实现防洪抢险应急预案地理信息集成和融合的过程。重点阐述应急预案的地理空间化特征,并展示防洪抢险应急预案预演流程。

关键词:GIS、预案、数据库

 

0 引言

   地理信息系统(Geographic information system,简称GIS)泛指用于获取、存储、查询、综合、处理、分析、显示和应用地理空间数据及其与之相关信息的计算机系统[1]。广泛应用于几乎所有与地理、资源和环境相关的领域和行业。GIS把地理位置和相关属性有机结合起来,以其独有空间分析功能和可视化表达,供政府部门和企业进行基于空间数据的分析查询和辅助决策。

   海南省气候多变,经常会遭遇特大暴雨,超强台风等。由此可见海南省的抗洪救灾工作极为繁重。为此海南省针对全岛千余宗水库编制了防洪抢险应急预案,但由于编制单位不同,资料来源多样,使得预案数据错综复杂,不够规范全面;而且预案信息停留在文本模式上,查阅统计很不方便。2010年10月,在历史罕见的强降雨和抗洪抢险中,由于信息不全、指挥系统不完善,给抗洪抢险决策带来极大不便,罗保铭书记在省“三防办”指挥防汛工作时,作出重要指示,尽快完善省“三防”指挥系统。

  “海南省‘三防’电子沙盘指挥系统”的建立,利用三维GIS、遥感技术、海量数据管理技术、网络GIS等现代高新信息技术集成管理基础地理信息和防洪抗旱专题信息,直观地展现水系分布、河流形态、防洪工程分布及应急预案信息等,为政府部门作出正确的预报、警报、决策提供直观的数据支持,实现“三防”调度指挥决策的准确、及时、科学和可视化。

 

1 预案空间信息化

   水库防洪抢险应急预案是根据《中华人民共和国防洪法》、《中华人民共和国防汛条例》、《水库防汛抢险应急预案编制大纲》等有关法律、法规及规范等编制的经批准的水库汛期调度运用计划。主要包含8大内容如下[2]

  1. 总则,包括编制目的、依据,工作原则、适用范围等。
  2. 工程概况,包括水库工程所处流域概况,暴雨、洪水特征及工程基本情况等。
  3. 突发事件危害性分析,包括大坝溃决分析、下游影响情况等。
  4. 险情监测与报告。
  5. 险情抢护,包括制定抢险调度方案、抢险措施及应急转移方案等
  6. 应急保障,水库应急抢险组织保障、抢险队伍保障、物质及通信保障等。
  7. 《应急预案》启动与结束,包括启动与结束《应急预案》的条件、决策机构与程序。
  8. 附件,包括水库及其下游要保护目标位置图、水库洪水风险图等

   不难发现,以上内容(除“总则”)所体现的信息均与地理位置、环境资源等相关,如水库工程、流域分布情况、下游重要保护目标位置图等。经过对海南省千余宗水库防洪抢险应急预案的分析,将其统一为地理信息空间数据,采用分层的方法进行组织管理,如下表:

                  表1.1 防洪抢险应急预案空间数据表

数据层名称

层要素

  几何特性

防洪抢险作用

防洪工程信息

测站

 

整个防洪抢险应急预案空间数据直观反应了水库等防洪工程、下游保护目标及应急保障信息的位置关系。

首先通过测站及时了解雨量及实时水位信息,一旦有汛情便可快速定位到水库或河流等具体位置。借助地图化可视化的下游保护目标和应急保障信息确定应急转移及抢险调度方案。

 

水库

河流

线、面

防洪楼

下游影响信息

下游影响村庄

下游影响范围

安全转移地点

安全转移路线

线

应急保障信息

抢险队伍

防汛物资

名片信息

/

2 数据库模型设计

   根据需求分析,进行“实体-联系(E-R 即Entity-Relationship)模型”分析,具体分析各数据表应包含的变量属性,建立各类详细信息的实体-联系图并确定各表的主键。

                                                                               

                                         图2.1 防洪抢险应急预案数据库E-R图

3 数据库建设

   数据库建设本身是一项复杂的系统工程,防洪抢险应急预案数据库由于涉及面广,条件复杂,影响深远,更需要严格遵循数据库建设的基本程序。

   1.数据收集分析

   应急预案数据库建设的最大困难是资料的收集整理。许多工程的资料按管理权限保存于各级工程管理部门,有的已经非常陈旧,而且不够统一规范,难于直接作为建库资料使用。而且入库数据必须是由权威部门批准的数据,并且要有正式的批准文件。所以数据的分析整理非常重要。必须对数据资料的完整性、正确性、实时性及权威性认真进行甄别、校核,方能展开录入工作[3]

   2.数据生产

   应急预案数据库涉及到海南省近千宗水库和几十条河流的基本情况及应急信息等,数据录入工作量庞大,原始的单纯的录入方式效率低下,完全不能满足要求。为了提高数据录入的效率和准确性,开发了一些数据录入检查小工具进行批量录入检查,从而保证了进度和质量。

   3.数据集成与入库

   按照数据库整体结构的设计,将生产数据按照存储要求入库到相应的数据层。

   4.质量检查

   数据生产过程中严格执行“两级检查一级验收”制度,即过程检查、最终检查和验收。检查项目为数据的空间参考系、完整性、逻辑一致性、位置精度及属性精度等。

 

4 效果展示

      防洪抢险应急预案数据库是海南省‘三防’电子沙盘指挥系统的信息基础和重要组成部分。防洪抢险应急预案数据库的建立,为防洪相关信息及时、有效地综合分析提供全新的手段,下面防洪抢险应急预案预演流程。
   1.测站反应汛情信息,并定位到险情水库

                                                          

                                                                     图4.1 水库汛情信息分布图

    2.溃坝分析,利用3DGIS技术将洪水淹没数值计算结果转换成空间数据,模拟出洪水淹没范围,展示水库下游影响情况。如图4.2为三亚市半岭水库的下游影响信息。

                                                    

                                                                  图4.2 水库下游影响情况位置图

    3.展示预案中的应急转移及抢险调度方案

                                                

                                                            图4.3 水库应急转移及抢险调度方案

      除了根据防洪抢险应急预案中的方案进行应急转移抢险外,指挥部门还可综合实时险情通过可视化的指挥系统作出实时指挥,提出更加优化的方案。

 

5 结语

    利用GIS技术建立的海南省防洪抢险应急预案数据库,使防洪相关信息在统一的地理空间基础上高度集成,为海南省汛期防洪工作提供了重要的空间信息辅助决策的支持手段,实现了“三防”调度指挥决策的准确、及时、科学和可视化。

   防洪抢险应急预案数据库集成了全省千余宗水库的防洪信息,与人民群众的生命财产安全息息相关。且预案信息具有非常强的时效性,所以数据库的更新维护非常重要,只有保证数据库信息的正确性、及时性,才能保证防汛指挥工作的准确性和科学性。

 

参考文献:

[1]张成才,许志辉,孟令奎等.水利地理信息系统[M].武汉大学出版社.2005.

[2]国家防汛抗旱总指挥部办公室. 水库防汛抢险应急预案编制大纲,2006年3月.

[3]董侬生.防洪工程数据库的设计与建设[J]. 水利水电技术,2002年第7期.

 

第一作者简介:周俊,女,湖北人,汉族,大学本科,助理工程师,海南图语地理信息技术有限公司,从事地理信息系统、测绘、土地信息调查、影像处理等技术研究。电话:18907567286   E-mail:mapsayzhoujun@163.com   地址:海南省海口市海府路16号亚希大厦1207室。邮编:570203。