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1、修河下游流域防洪地理信息系统的建立与应用方豫戴星照(江西省山江湖区域发展中心)摘要本文介绍了在拓林水库第二滋洪道泄洪研究中，应用VB与、d-po坷ects的集成二次开发作为软件开发平台，设计并建立修河下游流域防洪地理信息系统。该系统建立了修河下游流城7大类专题数据库.实现了图形和属性数据的空间查询，并以图表形式直观地反映修河下游流域发生不同频率洪水后，可能淹没的范围和对社会经济的损失程度统计，对拓林至虫L津三维数字高程棋型的建立也进行了分析研究，从而为领导和防汛部门在下游流城防汛抢险时提供决策依据，使防汛管理适应现代科学管理的要求。、系统背景修河流域位于江西省的西北部，地跨东经11a一1160
2、，北纬28.60一29.50之间.属都阳湖水系，为江西省五大河流之一。拓林水库是修河流域最大的水利枢纽工程，是一座以发电为主，兼有防洪、灌溉、航运、养殖效益的综合利用大型水利工程。拓林水库以下为修河下游流域。过去对下游流域内低于50年一遇洪水标准，拓林水库怎样调度及下游怎样防洪抢险有过一些研究。但对于超过301)年一遇洪水(扩机后)，由于第二滋洪道从未实用过，若开启第二滋洪道泄洪，对修河下游两岸居民的生命财产安全有多大影响一直未进行专门研究。对此，在进行的(拓林水库第二滋洪道泄洪研究)项目中，对不同频率洪水开启第二滋洪道泄洪时下游洪水淹没范围及其洪灾损失进行了详细地计算和分析，并借助地理信息系
3、统技术的空间数据分析和管理功能，在ArcInfo平台的基础上，建立了修河下游流域防洪地理信息系统，为各级防汛指挥机构部门在可能发生的各类洪水灾害时抢险救灾提供科学的决策依据。二、系统目标拓林水库第二滋洪道泄洪研究项目的主要研究内容为:研究不同频率洪水第二滋洪道泄洪后下游河道淹没范围及其洪水损失。研究不同频率洪水第二滋洪道泄洪后下游河道泥沙冲淤变化。研究修河泥沙淤积对拓林电厂水位的影响。第二滋洪道启用后下游防洪方案。为此，本系统的建设目标包括两个方面:为研究工作提供一个地理信息(数据)和模型支持环境。建立一个面向防汛管理部门的系统框架，为其在指挥洪水灾害时抢险救灾时提供信息服务。作为一个专题性地
4、理信息系统，修河下游流域防洪地理信息系统建设目标是利用地理信息系统技术，以修水流域为试验区，以数字方式综合全流域范围的基础地理、社会、经济、人口、水文以及防汛专题信息，为洪水灾害的分析提供必要的数据基础，克服传统分析方法一66一的数据不足的弱点。并且充分利用GIS软件提供的各种数据处理分析功能，在更高层次上开发专业模型和专家系统，提高分析工作的科学性和深度。该目标可分为以下三个部分:(1)建立流域内各种专题要素构成的专题数据库系统，为模型库提供数据基础，为各级领导和决策部门提供信息咨询，以便了解防洪工程的现状。(2完成该流域三维数字高程模型，它不仅用于该流域水险预报、确定洪水淹没区的可能外围界
5、线，还可与土地利用、社会经济等数据叠合，估算灾情损失，为各级领导和决策部门的防灾、抗灾和救灾的对策和决策方案提供准确可靠的信息依据。(3)研究和建立利用专题数据库的数据针对不同洪水类型(百年一遇、二百年一遇、三百年一遇、千年一遇、万年一遇)进行各种模拟分析的模型库子系统，以便充分利用GIs进行模拟分析的优势。三、系统结构从理论上看，防洪地理信息系统的基本结构，无论在哪个地区都不应有太大变化，采用数据库系统和棋型分析库系统的相对独立的结构化设计，由上而下、逐步求精，有利于系统的适应性、可扩充性和连续性模型分析库系统还具有一种开放式结构，可随研究工作的进一步深人。不断增加新的内涵。结构框图如下:四
6、、系统的功能(幼数据输人。通过各种方法和途径采集数据，并将数据转换成系统的标准格式。常用的数据输人方式有数字化、扫描、键盘辐人和现有数据库的数据转换。(2数据存储、编辑与更新。系统可对各类图像、图形和表格数据进行读写，生成系统可直接调用的文件格式，具有图形和表格数据的数据更新功能。(3)数据管理和查询。可对属性数据进行查询检索，完成不同条件组合的查询。(4)洪水风险分析。根据修河下游流域的堤防标准、防洪能力和现状，在数字高程模型和洪水演进模型的支持下，利用有关水文断面的水位数据，模拟不同水位时的洪水面，用该洪水面与地形切割，得到可能的被淹区与未淹区，在可能被淹区内，剔除与洪水水体不连通的局部洼
7、地，得到数字模拟的淹没范围。结合洪水频率计算方法，确定不同频率范围洪水风险系列图。一67一(5)洪水淹没损失分析。利用系统的专题数据(土地利用现状、社会经济数据等)与洪水风险图相叠加，计算可能发生的洪水大小情况下的淹没损失。(6)洪灾期人口转移路线、安置区的选择。由数字高程模型确定不同洪水位下安全地区的分布，叠加居民点、交通网络等背景数据，选择转移路线和安置区。五、数据库建设数据库是系统建设的一项最基本和最重要的任务。根据系统建设目标的要求，数据库建设的主要内容包括:(I)基础地理数据库。地形数据库，采用1:1000()地形图，数字化等高线和高程点数据。行政区划数据库，采用1:10000地形图
8、，数字化县、乡行政边界及主要居民点分布数据，并相应建立社会经济属性数据库(主要包括:总人口、农业人口、土地面积、耕地面积、粮食总产量、棉花总产量、农业产值、工业产值等10项)。交通数据库，采用1:10000土地利用详查图，数字化各级公路、桥梁、铁路数据。水系数据库，采用1:1000(】地形图和IN遥感数据，建立各级河流、水渠和湖泊数据库。数字高程模型，全流域采用统一的高斯克吕格坐标系网格，大小为lox10米，对地形数据库进行栅格化。(2)防汛专题数据库。防洪工程分布专题库，主要包括好堤、水文站、涵洞、排灌站等设施分布。防洪工程数据库，主要包括防洪控导工程的设计参数等。好堤社会经济数据库，以好堤
9、分布专题库为基础，建立各抒堤主要社会经济指标数据库，包括耕地面积、人口、粮食总产量、棉花总产量、农业产值、工业产值等。在将各类信息数字化输人计算机时，分别以Aiclnfo和ACCFSS为软件工作平台。前者主要用于采集和管理空间数据，后者主要用于采集和管理各种属性数据。由于空间数据和属性数据各自的特点，在存储与管理数据方面只能分别处理，因此整个数据库将分为空间数据库和属性数据库。六、VB与MapObjects的集成开发开发US应用系统有三种实现方式:独立开发、单纯二次开发和集成二次开发。独立开发指不依据任何GIs工具软件，在一定平台上实现GIS的全部或部分功能，以适应专业系统的需要，但开发难度较
10、大且商品化程度不高。单纯二次开发完全借助于GIS工具软件提供的开发语言进行系统开发(如ArcView使用AVENU)，系统中的空间数据管理和数据库管理通常都是由GIs厂商提供，一方面大大提高了应用开发与系统建设的成本，而且开发出界面受到限制，不利于一般用户的使用，另一方面也限制了对其它数据库的优点的利用，并且与通用系统的连接，与多媒体开发工具的衔接不方便.影响了通用系统中空间地理信息的利用。集成二次开发把GIs的功能适当抽象，作成控件形式供开发者使用，凡符合微软公司COMOLE标准的控件都可以在目前流行的各种开发工具上使用(如VBDELPHI等)。这样，既保留GIS的地图方面的处理功能，又能利
11、用高级语言在快速开发通用系统方面的长处，且可靠性好，易于集成和移植。MapObjects是一组供应用开发人员使用的制图与GIS功能组件。它由一个。LE控件和一一69一系列可编程OLE对象组成。通过采用VB与MapObjects的集成开发，本系统较好地解决了以下两个问题:(1)MapObjecrs不是为最终用户而是专门为开发人员提供的。开发人员可以在WIN-DOWS98环境下开发出系统所需的GIs功能，实现与WIIMDOWS一致的用户界面。且界面友好，操作简单，用户只需遵循菜单提示完成防洪信息的查询检索。(2)由于采用基于(1LF:的嵌人式GIS技术，只需在设计阶段将GIS组件嵌人到用户的应用程
12、序中，就可实现地图制图和GIs功能，并独立编译为，.文件，使本系统可独立于地理信息系统商业软件在不同环境下运行，通用性强。七、防洪地理信息系统应用修河下游流域防洪地理信息系统经过一年多的努力，在各有关方面的大力支持下，已初步成型，能为用户提供多源、多层次的数据信息，并具备了初步的分析能力，为防洪决策管理提供了一个强有力的工具，使得防洪问题的研究可在更客观、准确和迅速的水平上展开，并可在以下几方面做进一步的研究:1.灾民撤退及救灾物资合理调配的路径网络模拟无论是自然演堤还是人为分洪，灾民的撤退及救灾物资的调配都是一项极其重要的工作。如何在大堤出现险情时迅速将防汛器材及物资运送到大堤险工险段，在长
13、江发生特大洪水，决策部门作出分洪决定时，又如何组织群众快速撤离到安全地带，尽最大可能地保证人民的生命财产的安全，把洪水给国家和人民所造成的损失降至最低点，是防汛救灾决策中必须加以考虑的问题。利用Arclnfo系统的网络分析功能，可以方便地研究灾民撤退及救灾物资合理调配。首先根据各堤烷的DEM数据确定不可能被洪水淹没的安全区，然后以安全区为目标，以最短距离和最短时间为标准，对每个居民点每个安全目标选择路径，再比较各路径的长度及所需的时间，确定最短距离的路径和最短时间的路径。2.洪水风险分析利用防洪系统存储的数据，通过洪水计算和风险判别，反映洪水威胁区域发生某一频率洪水后，可能淹没的范围、水深、流
14、速等洪水要素以及不同盆级洪水可能造成的灾害风险和对社会经济的损害程度。3.洪水动态模拟利用防洪系统内的DEM和水位分布图、水深分布图等空间数据，用Arclnfi命令生成所需的专题图，在洪水数值模拟的基础上，以时钟控制器控制显示时间间隔，不断刷新专题图，模拟洪水淹没过程，达到动态显示的目的。参考文献柯正谊等，数字地面模型，北京:中国科学技术出版杜，1卯2邱方等，Ardnfo地理信息系统应用教程(GRID和TIN)，中科院地理所，1995.吴国深，山江湖区城可持续发展探索，九江:江西科学技术出版杜，1998.周成虎，洪水灾害评估信息系统研究，北京:中国科学技术出版社，1993.洞庭湖荆江地区资饵与环境信息系统研究.北京:侧绘出版杜，1991.
