2.山东省淮河流域水利管理局 山东济南 250100；
3.山东省淮河流域水利管理局 山东济南 250100；
4.山东省淮河流域水利管理局 山东济南 250100
摘要：近年来，GIS技术已深入到水利工程的各个方面，并发挥了巨大作用。GIS是水利信息采集、存储、管理、分析表达的有利工具。水利信息量大繁杂，它包含：实时数据、历史数据、环境数据、经济数据、矢量数据等信息。这些信息中80%以上与空间信息有关，实践证明：GIS可以胜任存储、管理这么庞杂的数据。做好GIS在水利防灾信息系统上的研究对于水利信息化改造和提升传统产业思路，是非常重要的，它是推动水利现代化的重要措施之一。
关键词：GIS技术；水利防灾信息系统；应用
前言
在水利行业中，GIS技术应用较为广泛，以其较强空间分析能力的优势在水利工程建设管理、工程评价、洪水预报等领域得到了应用。通过地理信息系统技术的应用，能够有效的解决传统水利工程管理方法所存在的不足，在分析和处理空间信息的过程中，能够满足各级政府在水利工程科学管理以及水资源利用、保护、开发中所提出的要求。
1系统设计思路
系统整体设计的技术路线主要包含4部分：一是对系统所需求的数据收资、整理；二是针对收集的数据和功能需求设计数据库；三是构建系统主要的洪水风险分析的模型；四是实现系统的功能。
1.1调查数据、测量数据、水文数据同步处理、入库
调查数据整理入库是将内业调查获取到的静态资料如：历史洪水调查资料、防洪工程信息、基础地理信息数据、社会经济统计信息、人口信息、河流水系、主要道路、防洪工程信息、历史洪水淹没资料及洪水调查资料等按照相应的数据要求进行标准化和规范化整理后入库。测量数据主要包含对地面高程、防洪保护区的堤顶高程、区域内主干河道及支流断面的测量，数据的精度、存储方式根据其采集方式、获取手段、收集渠道的不同而不同，需要对这些基础数据进行统一处理，并对其中的地理空间数据采用统一的地理坐标系统、高程系统将其存储入库。实时水文数据通过遥测系统获得，按照水利行业标准的实时水情雨情数据库表结构对数据进行整编入库。在对所有调查及测量的数据进行整理、转换的过程中，分析检查数据的合理性及准确性，以满足洪水分析及系统的需要。
1.2需求的细化及数据库的设计
洪水风险图系统主要作为防汛决策辅助的手段，需满足研究区域的水文雨量站以及防洪工程的快速定位及信息查询、洪水风险分析、风险图的灾情统计及管理等功能。根据系统需求，对收集整理的空间及非空间数据进行设计并构建数据库。系统数据库设计采用MicrosoRSQLServer2008作为数据库存储空间数据和非空间数据。SQLsenrer2008提供了全面性的空间支持，提供了Geograhy和Geometry两种空间数据类型用以存储空间数据。
1.3设计洪水风险动态分析计算模型
在详细剖析研究区域洪涝灾害的总体情况和空间时间分布特点的基础上，设计动态洪水风险分析算法。选取一维恒定流模型作为洪水风险分析方法，设计并实现河道沿程水位计算模型、漫堤区域的水位计算算法、漫堤区域的淹没水深分析算法以及结合研究区域的社会经济信息，实现淹没损失算法。
1.4系统功能设计及实现
1.4.1与防汛业务相关的信息查询功能。结合在线天地图，实现区域内和其上下游水雨情实时查询的功能，并且能对区域内防洪工程、防洪保护区等信息进行展示、查询。
1.4.2动态洪水风险图绘制和预报洪水风险图绘制。前者是将区域内和上下游的水文站已有的控制断面水位信息自动导入系统，进行洪水淹没图绘制，并根据工程调度情况展开一系列分析。后者是将其他洪水预报软件产生的控制断面水位数据导入，进行洪水淹没图的绘制和分析。
1.4.3堤防风险分析预警。堤防风险分析预警是将河道的堤防分成多个堤段，根据动态计算的水位与堤防高程比较，分析哪些堤段已经漫堤、哪些堤段己接近漫堤、哪些堤段相对安全等，并对已经漫堤和即将漫堤的堤段分级别进行预警。
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1.4.4溃口方案分析。动态洪水风险图绘制时提供设置溃口的功能，用户可以根据洪水发生时的真实溃堤、管涌情况，在相应位置设置溃口，用以更准确地模拟溃口方案。理论上，溃口可能发生在堤防的任意一处，有限的“溃口”方案难以应对实际防汛过程中所可能遇到的情况，因此风险图绘制的溃口设置可以很好的解决这个问题。
1.4.5洪水风险图管理。针对动态绘制的洪水风险图方案和历史典型洪水方案，提供用户保存、查询的功能。针对历史典型的洪水风险图提供历史过程不同时刻的查看。
2关键技术
2.1二维三维GIS联动集成技术
二维三维GIS联动集成技术充分依托二维GIS和三维GIS技术，同时增强了两者之间的联动技术，使其在同一框架体系下能够同时发挥两者的作用。具体途径是LOD（levels of Detail）同步。LOD同步在DEM数据和影像数据分块分层存储和调度的基础上，将视点到所对应地形的距离和LOD等级进行绑定，通过鼠标滚轮滚动触发视点高度变化，随着视点高度的升高，LOD等级不断从精细层向粗糙层降低，从而确定需要显示的LOD等级。
2.2三维地图瓦片技术
三维地图瓦片技术是根据所需的显示比例尺与级别进行裁剪，将裁剪的文件按照统一的命名规则进行存储。系统对全市2.5m遥感影像分层瓦片切割，在底层的基础上，从左下角开始，按照由左及右、由下及上的方式，每2×2个像素进行一次融合，进行生成不同比例尺的瓦片。
2.3实时网络抓取技术
实时网络抓取技术是充分利用共享信息资源，对网上发布的各类非结构信息进行自动抽吸、筛选、提取等操作，形成结构化的信息，减少信息的重复开发。气象信息是防汛信息服务系统的重要数据资源，系统采用了网络抓取技术从不同的网络中获取系统指定的信息内容，集成在防汛信息系统中，获取系统所需的气象部门共享信息，以较小的技术投入实现了信息的共享共用。
3系统功能
3.1漫游功能
系统三维场景的展示及二维三维场景的联动操作是系统的一大特色。对此，系统针对二维和三维场景分别提供了不同的漫游方式。在二维场景中主要提供了放大、缩小、平移、全景、缩略图等常用的漫游方式。在三维场景中，根据三维显示效果提供了导航、旋转、录制等特有功能。导航功能可以按照用户在线路上的需求，在系统中自定义导航线路，实现自动导航，可以用其来展示某一次水灾的过境情景。旋转功能可以根据用户的需求按照不同的角度进行旋转，进而全面展示地形、水利工程等具备三维特点的地物。
3.2查询功能
系统涵盖了大量的数据信息，为了使用户能够找寻到所需的内容，系统提供了简单查询和基于SQL查询两种方式。简单查询主要是针对水、雨、工、灾情等信息，选取出现频率较高的字段最为检索词，据此进行查询。SQL查询是为了满足专业用户需求设计的，将各个类别内容进行封装，依据用户提出的SQL查询语言提出要求，此类要求可以是单一的或者多个条件组合的，查找所需内容。同时为了增强查询效果，系统提供了图、表、图表组合等多种形式的表达效果。
3.3统计分析功能
对于系统中的水、雨、工情等信息，系统提供了针对数据及查询结果的统计分析功能，以柱状图、饼状图、排序、极值等形式表示。针对灾情信息，系统提供了基于定制模板的统计分析功能，将每一期简报中需要变动的数据作为变量，直接从系统后台中读取数据，自动生成灾情简报。
3.4其他功能
包括：存储、打印、导入导出等办公自动化功能。
结束语
本次设计突破了传统风险图模式，改变以往风险图需要预先加工制作的复杂繁琐的模式，通过实时获取的水雨情信息和当地的工程信息，动态生成洪水风险图，提高了结果数据的实时性，亦可有效配合决策调度工作。
参考文献：
[1]李正学，许捍卫.基于开源的轻量级wcbGIS开发框架的研究与实现[J].测绘与空间地理信息，2015（5）：53—55.
[2]杜文印，肖羽.动态洪水风险图在佛山城区防洪中的应用[J].水利信息化，2014（2）：9—14.
论文作者:1王意,2任晨曦,3张庆竹,4赵鹃
论文发表刊物:《基层建设》2018年第27期
论文发表时间:2018/9/18
标签：洪水论文; 数据论文; 系统论文; 风险论文; 信息论文; 水利论文; 功能论文; 《基层建设》2018年第27期论文;