基于mapinfo建立唐山市综合防灾信息系统的研究

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1、第五届全国地展工程学术会议论文 基 于帅 a p i o f ， 建 立 唐 山 市 综 合防 灾 信息系统的研究 郭玉江孟钥张维狱周锡元商小旺李荷 ( 中国建筑科学研究院) 摘 共作为一门新兴的学科领域, G I s技术正得到国内外各行业越来越) 泛的重视与关往。我们以 M a p in f o为支撑软 件， 针对 城市防灾工作的特点， 在唐山市 综合防灾工 作的基础卜 ， 研制了 腐山市综合防灾 计算机信息系统。本文论述 r系统的设计思想，主要构成及功能，指出了 在开发G I s项目中l, 1 注意的几个问 题 一、前言 随 着地理信息系统 ( 简称 G I S )在 硬件和软件性能上的不

2、断提高，以 管理和决策支持为 目的的这种新技术的应用也在不断发展，渗透到社会的许多领域。从全球变化、区域的持续 发展到市 政建设、防灾规划以 及物业管理、 地产规划、环保、公安、紧急救 援等各个方面， 地理信息系统技术都倍受青睐，成为这些应用领域的核心技术支持。同时，G I s也深刻地影 响甚至改变这些领域的研究方法和运作机制。 城市灾害是与空间地域、人文景观密切相关的事件，涉及到人民生命和财产的安全，利 用地理信息系统参与城市的防灾减灾的研究工作，越来越受到各级部门的重视。地理信息系 统之所以在其出现后短短的一、三十年的历史中得到迅速发展，一个重要的原因在千 G I S给 传统的信息系统 (

3、 MI S )引入了空间的概念，使得原来包含一大堆抽象、枯燥数据的信息系 统变得十分生动、直观和易于理解 在诸多 地理信息系统的商品化软件中，一类重在表现地理信息系 统本身，面向专业化的 地理信息使用部门， 系统庞大、 配置昂 贵， 如: 美国 的环境系统研究所( E S R I ) 开发的A R C / I N F O 软件，八十年代初推出，它的最大特点是对地理信息系统本身的生成和处理能力强，对地理 数据的产生、接受加工处理是它的强项，而分析统计的功能相对薄弱。另一类则是以电子地 图为背景，重在其信息分析、统计的应用，并最终以图形方式表达信息，这就是当今中国市 场兴 起的 桌面地图 信息系

4、统， 其中 美国M a p in fo 公司9 0 年代推出的Ma p i n f o 系统软 件则以 其 功能 强大， 操作简便、 汉化程度好、 价格便宜 等独到的 优越性成为激烈市场竞争中的佼佼者。 二、 地理信怠 系统在城市防灾 减灾中的 应用 我国的自然灾害不仅种类多而且频率高、强度大，具有多样性、少 域性、公用性、大容 量等特点。历年来发生的重大火灾、水灾、地震灾害等给国民经济和人民的生命财产造成了 重大的损失。 在城市防灾减灾的诸多领域中，从灾害的预测预报到火害损火的评估与分析、紧急响应 以及救援和恢复，8 0 % 以上的 r 作都不同程度的与图形有关，设施设备、人文景观、地形地貌

5、 2 6 7 一 刃举 .臼.， 等信息涉及到方方面面，并且大部分数据都具有地理属 性。应用地理信息系 统可以 把这些庞 大的 信息及 相关 数据存储在计算机中，构成了 城市防灾的空间 数据结 构矛 地理信息系统特殊的 空间数据模型决定了地理信息系统特殊的空间数据结构和特殊的数 据编码，也决定了地理信息系统具有的空间数据管理方法和系统的空间数据分析功能，成为 资源与环境信息管理的重要手段。 在地理 信息系统支持下， 通过各 种空间 模型可以提取空间 中任何对象的特征参数，对其进行侧度， 便于不同时期和不同 区域的 对比，得到许多不能直 接观察到的空间特征， 为空间 特征之间的 相关性 研究提供

6、了 一种有利的工具。城市防灾的空 间数 据结构， 多幅图、多层次的组织在一 起，确保了 数据管理中的 协调性、灵活性及可扩充 性。如图 1 所示。 面 状 特 住 线 状 特 性 点 状 特 性 地理信息系统面向城市防灾减灾 的应用功能，不仅仅表现在它能提供 一些静态查询，检索数据。更有意义 的在 于可以根据需要建立一个应用分 析模式，通过动态分析从而为评价、 管理和决策服务。 这一分析功能 可以 在系统操作运算功能的支持下或建立 专门的分析软件来实现。 包括空间分 析、量测分析、统计分析、网络分析、 叠置分析、缓冲分析、决策分析等。 1.J.，. 图1 城市防灾的空间数据结构 近年来国内 大

7、专院校及科研单位相继引入了 地理信息系统的 概念或软件参与城市防灾减 灾的 研究工作，取得了许多可喜的成果。 我们以 M a p i n f o为支撑软件，在大量的防灾_ 作的 基础上，针对城市防灾工 作的特点 研制了唐山市综合防灾计算机信息系统， 取得了 较好的效 果。为提高城市防灾 L 作的现代化管理水平以及更深层次的研究工作打 下了良好的基础。 一，.J. 三、 系统开发背 盖和目 标 唐山市 位于河北省东北部，地处华北平原北部、 燕山山 脉东端， 东接秦皇岛， 南临渤海， 西靠天津市，北为承德地区。唐山市是河北省最大的城市，属省辖市，是以生产能源、原材 料为主的重工业生产基地， 冀东地

8、区的经济、 文化中心。 唐山市在其发展过程中遭受了 多次自 然灾害， 其中 最严重的便是 1 9 7 6 年 7 月2 8日 发生 了7 .8 级的强烈地震。造成2 4 2 4 6 9 人死亡，1 6 4 8 5 1 人重 伤，直 接经济损失 近百 亿元， 唐山市 9 0 %的工 业建筑，9 4 % 以上的民 用建筑、各种市政公用设施几乎全部倒塌、 摧毁，铁路扭曲， 桥梁断裂，供电 、供水、通讯全部中断， 破坏极为惨重。其次是火 灾、洪灾、岩溶塌陷、矿 井塌陷及由此引起的地面沉降等多种自 然灾害。1 9 4 9 年 8月陡 河市区段洪峰达 7 5 5 M / S ，市 区被淹没。1 9 7 7

9、 年 7 月下旬，两次大暴雨，日降雨量 2 0 3 .5 mm，老市区低洼地带的铁道学院、 2 6 8 I 花园街、向阳街、吉祥立等十个街区和工房区 1 5 2 9户被淹，简易棚进水占2 0 %.倒塌 1 2 3 2 E 间. 因此， 搞好唐山市的综合防灾减灾， 对唐山市的发 展以 及提高市区 程建设的 防灾能力 具有十分重要的意义。 根据我国城市建设和提高 城市综合 肪灾能力的需要， 国家科委和自 然科学基金会联合组 织重大项目 “ 城市与上程减灾基础研究”并选定唐山市作为综合防灾对策示范研究的典型城 市之一。唐山市综合防灾计算机信息系统作为项目 的组成部分， 它即是一 个多应用目 标的运

10、行性分 布式 系统，又 是一 个针对唐山市 综合防灾的现代化管理平台。其总体目 标是: 1 、 研究建立 唐山市城市 建设和重点工 程信息库，为 分析唐山市 的防灾能力、 溉弱 环节提 供辅助工 具及必要的 信息支持。 2 . 研究建立 唐山市各类 灾害 潜源、灾害预 测和 综合防灾对策的信息管理系统。 为指导 唐 山市的综合防灾工作提供一个可视化的操作环境。 四、系 统的 总体结构及 主要功能 城市 综合防灾信息系统研究涉及的 领域之多、信息量之大是难以 想象的，建立一个性能 完善、行 之有效的城市信息系统需要花费大量的人力、物力和财力。 唐山 市综合防灾信息系 统是城市 综合防灾对策示范研

11、究课题的一部分， 受人力与财力的限制，不可能按照常规 G I s 项日 的做法开展工作，因此， 必须探寻一种可行的方案， 紧紧围绕项目 的需求和特点，面向 典型应用逐步展开。 系统大致分为以下三大部分 ( 见图 2 ) : 1 、唐山市各类灾害源信息管理与查询，包括:地震、岩溶、采空区、洪水、火灾等。进 而对单种灾害进行成灾模型和危险性分析以及综合防灾和设防区划的研究。 2 、房屋、生 命线系统等工 程建设 信息管 理与查 询， 包括:工 程地质、 地震地质、 水文地 质、道路交 通、建构筑物、 供水、 排水、煤气、热力、 供电、 消防等。 进而对单种灾害进行 抗震能力 评估，找出薄弱环节。

12、系统除 满足灾害分析的要求外， 还要对城市建设的现代化管 理做出 试验性的 研究， 并形成基本框架，为 实际应用及更深层次的 研究工作打下良 好的基础。 3 、唐山市综合防灾评估和优化决策， 包括: 综合防灾规划和几种优化决策模型分析环 境。利 用 M a p i n f o提供的 丰富的 表达能力， 生动、直 观地再现研究一 作的重要成果， 为很好 的应用 这些成果及城市的综合防灾 创造一个可 视化的科学的 环境。 以上三部分的 研究内 容涉及到专题和内 容的选择、符号的设计与综合处理、空间图形的 识别与 合并、主 要特征的提取等。 具体体现在系 统的十一个模块中， ( 包括: 唐山市 灾害

13、 源分 布及设防区划: 建构筑物子系统;道路交通子系统; 城市 供水子系统:城市排水子 系统:城 市煤气子系统: 城市热力子系统;城市消防子系统; 城市 供电子系统;房屋、生命 线等工程 抗灾能力 评价;防 灾规划与 综合防 灾评估) 。 该系统大致具有以下功能; a 、信息的采集与存储d 、动态管理、编辑各类信息库 b 、图形的管理与视图控制e 、各种资料的统计和汇总 c 、一 丰富的查询与模型分析功能f .图形和属性的整饰输出 ILresesL. 2 6 9 图 2 曹山市综合防灾计算机信息系统 侧 五、系 统的主 要徽块: ( 一)唐山市灾害源分布及设 防区 划: 1 、地震:基于地震危

14、险性分析的结 果， 唐山市于 9 9 3年完成了抗震设防区划的基础工 作。 本系统可以查询华北地壳上地慢电 性结 构、华北地壳上地慢过度结构、 华J 匕 北部岩石圈 构造、河北北部地震构造、唐山地震地面形变与构造关系等地质构造信息，并建立了唐山市 中心区九千多个工程地质钻孔的信息库，以 及唐山市 地貌、 地 水分布、 第四 系等 厚线分 布、 特殊类土分布、场地类别分区、地震液化分区、基岩地质分区、工程地质分区等场地 信息。 建 立了 唐山 市 三 个 烈 度 水 准 地震 影 响 系 数“ 二 ， 分区 ， 场 地 特 征周 期几分 区 。 系 统 可以 方 便 地 查询市中心区任意位置的

15、地震动参数。供工程技术人员 及科研人员 使用， 为唐山 市土地 利用、 场地选择及工程结构抗震设防提供基础资 料。 2 、岩溶塌陷:系统可对影响唐山 市岩 溶的 构造地质、地下水开采 现状、和第四系等厚线 分布等进行查询，并建立了唐山市岩溶塌陷 及侵蚀扰动点分布、唐山市岩溶塌陷 稳定性评价 和唐山 市岩溶防治区划图。可方便直观地查 询唐山市中 心区所在位置上的岩溶危害 状况和防 治措施. ( 二)工程建设信息 1 、建构筑物子系统: 本模块信息系统的设计主要针对震害评估的要求，同时兼顾 日常管理的需要。系统以城 市的分区 或二级企业)为单位分别建立各类建筑结构参数数据库以及经济、人员数据库，

16、并形成各类建筑物面积分布和人员资产分布图。对于重要建筑物则以每栋房子为单位，进行 信息 管理与查询。系统对建筑物的结构参数、经济及人员 数据提供多种查询 方式，主要的结 构类型包括:砖混、内 框架、框架、 框剪、 底层框架、 空旷 房屋、砖柱厂房、 矽柱厂房、钢 柱厂房等， 根据对话 框的内容，给出查询条件 ( 类型或顺序号 等) ，屏幕上就会显示出 本栋房 2 7 0 ) 屋的 有关信息，系 统还具有对城市现状数据进行 汇总的功能。 建筑物子系统的 信息管理为抗 震评估及灾害分析提 供了依据。同时也为城市各 类建筑的信息 管理提供信息 支持。 2 、城市供水子系统: ( 1 )图形管理及视图控制 本系统可管理几十种图层，城市区划、道路交通、场地划分、供水管线、节点、 阀门、水表