利用GIS技術建立防洪搶險應急預案數據庫的實踐

關鍵詞:GIS 預案 數據庫

2014-01-08 17:10:49  查看次數:2093次

 

利用GIS技術建立防洪搶險應急預案數據庫的實踐

 

                               周俊 姚葉萍 王雪娣 譚建

                       (海南圖語地理信息技術有限公司,海南 海口 570203)

        (該論文被發表在《海南地理信息》學術論文專刊第13期,并獲優秀論文二等獎)
 

摘要:本文以海南省水庫防洪搶險應急預案數據庫建設為例,介紹了利用GIS技術建立防洪搶險應急預案數據庫,實現防洪搶險應急預案地理信息集成和融合的過程。重點闡述應急預案的地理空間化特征,并展示防洪搶險應急預案預演流程。

關鍵詞:GIS、預案、數據庫

 

0 引言

   地理信息系統(Geographic information system,簡稱GIS)泛指用于獲取、存儲、查詢、綜合、處理、分析、顯示和應用地理空間數據及其與之相關信息的計算機系統[1]。廣泛應用于幾乎所有與地理、資源和環境相關的領域和行業。GIS把地理位置和相關屬性有機結合起來,以其獨有空間分析功能和可視化表達,供政府部門和企業進行基于空間數據的分析查詢和輔助決策。

   海南省氣候多變,經常會遭遇特大暴雨,超強臺風等。由此可見海南省的抗洪救災工作極為繁重。為此海南省針對全島千余宗水庫編制了防洪搶險應急預案,但由于編制單位不同,資料來源多樣,使得預案數據錯綜復雜,不夠規范全面;而且預案信息停留在文本模式上,查閱統計很不方便。2010年10月,在歷史罕見的強降雨和抗洪搶險中,由于信息不全、指揮系統不完善,給抗洪搶險決策帶來極大不便,羅保銘書記在省“三防辦”指揮防汛工作時,作出重要指示,盡快完善省“三防”指揮系統。

  “海南省‘三防’電子沙盤指揮系統”的建立,利用三維GIS、遙感技術、海量數據管理技術、網絡GIS等現代高新信息技術集成管理基礎地理信息和防洪抗旱專題信息,直觀地展現水系分布、河流形態、防洪工程分布及應急預案信息等,為政府部門作出正確的預報、警報、決策提供直觀的數據支持,實現“三防”調度指揮決策的準確、及時、科學和可視化。

 

1 預案空間信息化

   水庫防洪搶險應急預案是根據《中華人民共和國防洪法》、《中華人民共和國防汛條例》、《水庫防汛搶險應急預案編制大綱》等有關法律、法規及規范等編制的經批準的水庫汛期調度運用計劃。主要包含8大內容如下[2]

  1. 總則,包括編制目的、依據,工作原則、適用范圍等。
  2. 工程概況,包括水庫工程所處流域概況,暴雨、洪水特征及工程基本情況等。
  3. 突發事件危害性分析,包括大壩潰決分析、下游影響情況等。
  4. 險情監測與報告。
  5. 險情搶護,包括制定搶險調度方案、搶險措施及應急轉移方案等
  6. 應急保障,水庫應急搶險組織保障、搶險隊伍保障、物質及通信保障等。
  7. 《應急預案》啟動與結束,包括啟動與結束《應急預案》的條件、決策機構與程序。
  8. 附件,包括水庫及其下游要保護目標位置圖、水庫洪水風險圖等

   不難發現,以上內容(除“總則”)所體現的信息均與地理位置、環境資源等相關,如水庫工程、流域分布情況、下游重要保護目標位置圖等。經過對海南省千余宗水庫防洪搶險應急預案的分析,將其統一為地理信息空間數據,采用分層的方法進行組織管理,如下表:

                  表1.1 防洪搶險應急預案空間數據表

數據層名稱

層要素

  幾何特性

防洪搶險作用

防洪工程信息

測站

 

整個防洪搶險應急預案空間數據直觀反應了水庫等防洪工程、下游保護目標及應急保障信息的位置關系。

首先通過測站及時了解雨量及實時水位信息,一旦有汛情便可快速定位到水庫或河流等具體位置。借助地圖化可視化的下游保護目標和應急保障信息確定應急轉移及搶險調度方案。

 

水庫

河流

線、面

防洪樓

下游影響信息

下游影響村莊

下游影響范圍

安全轉移地點

安全轉移路線

應急保障信息

搶險隊伍

防汛物資

名片信息

/

2 數據庫模型設計

   根據需求分析,進行“實體-聯系(E-R 即Entity-Relationship)模型”分析,具體分析各數據表應包含的變量屬性,建立各類詳細信息的實體-聯系圖并確定各表的主鍵。

                                                                               

                                         圖2.1 防洪搶險應急預案數據庫E-R圖

3 數據庫建設

   數據庫建設本身是一項復雜的系統工程,防洪搶險應急預案數據庫由于涉及面廣,條件復雜,影響深遠,更需要嚴格遵循數據庫建設的基本程序。

   1.數據收集分析

   應急預案數據庫建設的最大困難是資料的收集整理。許多工程的資料按管理權限保存于各級工程管理部門,有的已經非常陳舊,而且不夠統一規范,難于直接作為建庫資料使用。而且入庫數據必須是由權威部門批準的數據,并且要有正式的批準文件。所以數據的分析整理非常重要。必須對數據資料的完整性、正確性、實時性及權威性認真進行甄別、校核,方能展開錄入工作[3]

   2.數據生產

   應急預案數據庫涉及到海南省近千宗水庫和幾十條河流的基本情況及應急信息等,數據錄入工作量龐大,原始的單純的錄入方式效率低下,完全不能滿足要求。為了提高數據錄入的效率和準確性,開發了一些數據錄入檢查小工具進行批量錄入檢查,從而保證了進度和質量。

   3.數據集成與入庫

   按照數據庫整體結構的設計,將生產數據按照存儲要求入庫到相應的數據層。

   4.質量檢查

   數據生產過程中嚴格執行“兩級檢查一級驗收”制度,即過程檢查、最終檢查和驗收。檢查項目為數據的空間參考系、完整性、邏輯一致性、位置精度及屬性精度等。

 

4 效果展示

      防洪搶險應急預案數據庫是海南省‘三防’電子沙盤指揮系統的信息基礎和重要組成部分。防洪搶險應急預案數據庫的建立,為防洪相關信息及時、有效地綜合分析提供全新的手段,下面防洪搶險應急預案預演流程。
   1.測站反應汛情信息,并定位到險情水庫

                                                          

                                                                     圖4.1 水庫汛情信息分布圖

    2.潰壩分析,利用3DGIS技術將洪水淹沒數值計算結果轉換成空間數據,模擬出洪水淹沒范圍,展示水庫下游影響情況。如圖4.2為三亞市半嶺水庫的下游影響信息。

                                                    

                                                                  圖4.2 水庫下游影響情況位置圖

    3.展示預案中的應急轉移及搶險調度方案

                                                

                                                            圖4.3 水庫應急轉移及搶險調度方案

      除了根據防洪搶險應急預案中的方案進行應急轉移搶險外,指揮部門還可綜合實時險情通過可視化的指揮系統作出實時指揮,提出更加優化的方案。

 

5 結語

    利用GIS技術建立的海南省防洪搶險應急預案數據庫,使防洪相關信息在統一的地理空間基礎上高度集成,為海南省汛期防洪工作提供了重要的空間信息輔助決策的支持手段,實現了“三防”調度指揮決策的準確、及時、科學和可視化。

   防洪搶險應急預案數據庫集成了全省千余宗水庫的防洪信息,與人民群眾的生命財產安全息息相關。且預案信息具有非常強的時效性,所以數據庫的更新維護非常重要,只有保證數據庫信息的正確性、及時性,才能保證防汛指揮工作的準確性和科學性。

 

參考文獻:

[1]張成才,許志輝,孟令奎等.水利地理信息系統[M].武漢大學出版社.2005.

[2]國家防汛抗旱總指揮部辦公室. 水庫防汛搶險應急預案編制大綱,2006年3月.

[3]董儂生.防洪工程數據庫的設計與建設[J]. 水利水電技術,2002年第7期.

 

第一作者簡介:周俊,女,湖北人,漢族,大學本科,助理工程師,海南圖語地理信息技術有限公司,從事地理信息系統、測繪、土地信息調查、影像處理等技術研究。電話:18907567286   E-mail:[email protected]   地址:海南省海口市海府路16號亞希大廈1207室。郵編:570203。

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