基于GIS格网模型的洪水淹没分析方法_丁志雄

基于ArcGIS可视化建模技术的水淹分析赵冬泉*1，佟庆远2 ，杜鹏飞1，陈吉宁1（1.清华大学环境科学与工程系，北京100084 ;2.北京清华城市规划设计研究院环境与市政所，北京 100084）摘要：近年来利用GIS技术为手段进行水淹分析一直是一个研究热点，各种文献中报道的分析方法都需要编写程序或通过复杂操作实现。

利用ArcGIS 9提供的先进的可视化建模工具，可以根据GIS操作流程快速建立复杂的GIS分析模型。

本文利用这种技术建立了水淹分析模型，并在滇池湿地生态规划中进行防浪堤拆除后水淹范围的分析。

利用这种方法建立的模型具有使用简单、扩充性强、便于和数据同时发布等特点。

该方法适用于各种包含复杂GIS操作的模型构建。

关键字：GIS，空间分析，可视化建模，水淹分析1. 引言20世纪90年代以来，利用GIS技术为手段进行水淹分析一直是一个研究热点，许多学者在这方面做过研究，并取得一定的进展。

如葛小平等人的GIS支持下的洪水淹没范围模拟[1]，丁志雄等人的基于GIS格网模型的洪水淹没分析方法[2]。

这些方法的实现，都需要在GIS环境中编写相应的程序。

刘小生等利用ArcMap的自带功能，无需编程实现了低于一特定高程的区域计算[3]。

但是该方法的实施需要手工执行多个GIS操作步骤，只有对GIS熟悉的人员才能使用。

而在ArcGIS 9提供的统一的地理处理（Geoprocessing）框架下，可以利用可视化建模工具，将数据和相应的空间处理工具按照操作流程快速组织建立复杂的GIS 分析模型。

本文将以ArcGIS 9中数据叠加和3D分析处理工具为基础，快速构建一个水淹分析模型，并在滇池湿地生态规划中应用，分析防浪堤拆除后的水淹范围。

2. ArcGIS9中的可视化建模工具介绍ArcGIS 9是美国环境系统研究所公司（Environmental Systems Research Institute，Inc. 简称ESRI）公司最新推出的GIS平台[4]。

基于GIS空间信息单元格的区域洪灾损失快速评估模型
基于GIS空间信息单元格的区域洪灾损失快速评估模型
区域洪灾损失评估不仅可以科学指导区域的防洪规划,还可以为区域土地利用规划和区域开发规划提供参考.在分析鄱阳湖区洪水灾害自然因素与社会经济发展因素关系基础上,利用社会经济空间展布方法,基于地理信息系统(GIS)技术设计了一套洪水灾害损失快速评估的技术方法,并把这套方法实际应用到鄱阳湖区洪水灾害损失评估中.以1998年特大洪水为例,运用此模型进行预测,评估值与实际值接近,评估精度较高.
作者：傅春张强 FU Chun ZHANG Qiang 作者单位：傅春,FU Chun(南昌大学中国中部经济发展研究中心,江西,南昌,330047;南昌大学建筑工程学院,江西,南昌,330031)
张强,ZHANG Qiang(南昌大学建筑工程学院,江西,南昌,330031)
刊名：南昌大学学报（工科版）ISTIC 英文刊名：JOURNAL OF NANCHANG UNIVERSITY(ENGINEERING & TECHNOLOGY) 年，卷(期)： 2008 30(2) 分类号： P333.2 关键词：鄱阳湖洪灾损失评估地理信息系统。

第31卷第4期江西农业大学学报Vol.31,No.4 2009年8月Acta Agriculturae Universitatis J iangxiensis Aug.,2009文章编号:1000-2286(2009)04-0777-04基于G I S的BP神经网络洪涝灾害评估模型研究单九生1,徐星生2,樊建勇1,管　珉3 (1.江西省气象科学研究所,江西南昌330046;2.江西省气象台,江西南昌330046;3.南京信息工程大学,江苏南京210044)摘要:洪涝灾害损失的大小不仅与洪灾的自然属性有关,还受地形、天气气候、人口、社会经济状况及其分布等因素影响。

基于GI S技术及其背景数据,实现GI S空间信息单元格点上淹没水深的模拟和空间社会经济数据的展布,并针对影响洪涝灾害评估的复杂因子对各空间单元格点损失评估的不确定性和复杂性,提出了BP神经网络计算方法,运用matlab神经网络工具箱实现区域洪涝灾害的快速评估,建立了基于GI S的BP神经网络洪涝灾害评估模型。

运用此方法,通过少量的样本资料,对鄱阳县洪涝灾害经济损失个例进行评估,评估结果误差为12%。

关键词:GI S;matlab;洪涝灾害;BP神经网络中图分类号:S422 文献标识码:AA Study on the Neural Networks Assess mentM odel of Floodand Waterlog D is aster Based on GI SSHAN J iu-sheng1,XU Xing-sheng2,F AN J ian-yong1,G UAN M in3 (1.Meteor ol ogical Science I nstitute of J iangxi Pr ovince,Nanchang330046,China;2.Meteor ol ogical Ob2 servat ory of J iangxi Pr ovince,Nanchang330046,China;3.Nanjing University of I nfor mati on Science and Tech2 nol ogy,Nanjing210044,China) Abstract:Fl oods acr oss China have very different characteristics.There are s o many types of fl ood,depen2 ding on geography,chi m ate/weather characteristics,and hu man populati on,s ocial and econom ic situati ons,etc. Thus,assess ment of fl ood da mage is a comp lex task.Base on the GI S technol ogy and its database,the paper manages t o si m ulate the fl ood dep th and the distributi on of economy on each GI S grid.And t o s olve the uncer2 tainty of the influences of vari ous comp lex fact ors on the econom ic l oss assess ment p recisi on,Back Pr opagati on Neural Net w orks are app lied by the matlab neural net w ork t ool-boxes.Thus,a model of fl ood da mage assess2 ment is constructed.I n this way,with the hel p of a fe w sa mp le datas,the certain Fl ood and W aterl og D isaster A ssess ment can be comp leted more quickly and p recisely in Poyang,and the margin of the err or is12percent2 age points.Key words:GI S;matlab;fl ood and waterl og disaster;BP Neural Net w orks近年来,极端天气事件发生频次愈来愈高,洪涝灾害频繁发生。

基于ArcGIS的渭河下游洪水淹没面积的计算第30卷第6期2007年11月干旱区地理ARIDLANDGEOGRAPHYV o1.30No.6Nov.2007基于ArcGIS的渭河下游洪水淹没面积的计算冯丽丽,李天文,陈正江,姚任平,吴琳,程一曼(1西北大学城市与资源学系,陕西西安710069;2国家测绘局大地测量数据处理中心,陕西西安710054;3西安电子科技大学党政办公室,陕西西安710071)摘要:计算洪水淹没面积一直是灾害评估研究中的一个热点问题以GIS技术为基础,运用Arc.GIS软件的特殊功能,以渭河为研究背景实现了无需编程即可完成对洪水淹没面积的提取及计算.在地形图数字化基础上,分别对有源淹没和无源淹没进行分析,并运用ArcMap和ArcView软件自身的功能,对洪水淹没面积进行统计计算,并以2003年渭河下游洪水淹没数据为依据进行对比验证,取得了良好的效果.关键词:洪水洪水淹没面积有源淹没无源淹没中图分类号:TP753文献标识码:A文章编号:1000—6060(2007)06—0921—05(921～925)我国是一个洪水多发性国家,每年因洪水淹没造成的损失难以估计.近十几年来,自然资源的开发利用不断扩大,城乡经济建设飞速发展,洪水出现的频率及其造成的损失也不断增加.因此,快速,准确,科学地模拟预测洪水淹没范围以及计算洪水淹没面积,对防洪减灾具有重要意义.20世纪90年代以来,特别是近几年来,在水动力一水文模型基础上,利用GIS强有力的空间分析和可视化功能,模拟显示洪水淹没区,一直是一个研究热点.对近几年的有关学术研究文献进行分析,发现有些文献虽然也讨论了GIS在洪水淹没范围及面积方面的应用¨],但都需要编制复杂的程序或是应用复杂的算法,且耗时较长,多适用于专业人士或具有一定编程基础的人员,对于政府决策人员或者普通人来讲, 往往过于繁琐复杂.其次也有基于遥感技术来确定洪水淹没面积,其使人们能从空间的高度来获取洪水淹没的范围.戴昌达等研究了从陆地资源卫星Landsat一5的TM数据中提取洪水淹没范围;盛永伟研究了从FY一1B气象卫星中提取洪水淹没范围;周成虎,杜云艳等研究了从NOAA气象卫星数据中提取洪水淹没范围,并提出了基于知识的A VHRR影像的水体自动识别方法,以及建立了相应的模型¨.但基于遥感技术,一般需投入很大的经费,对于一些小单位或是个人来讲,实现起来比较困难.因此,以克服上述方法的不足为目标,本文提供了一种无需编程就可以简单迅速地计算出洪水淹没面积的方法,为快速评估洪灾损失和政府防洪决策提供了科学的依据.其以种子蔓延算法为基本原理,以GIS为基本处理方法,以渭河下游1:5万的地形图为基础数据,运用GIS软件ArcMap的自身功能,在无需编程的情况下即可求得低于一定高程的洪水淹没范围,从而实现了洪水淹没面积的计算.1研究区概况渭河是黄河的最大支流,位于我国西北黄土高原的东南地区,发源于甘肃省渭源县的鸟鼠山,于陕西潼关注入黄河,全长818km.渭河流域包括甘肃,宁夏,陕西三省区13个地区县市,总面积134766km,其中甘肃占44%,宁夏占6%,陕西占50%.渭河下游支流汇人较多,北岸有泾河,石川河和北洛河,南岸有沣河,灞河,尤河,罗夫河等,南岸支流均发源于秦岭北麓(图1).泾河和北洛河都是我国着名的多泥沙河流,因此,渭河下游处于我国多泥沙河流的汇流区,同时也是大中小河流的汇流区,是三门峡水库的回水影响区,水流条件十分复杂,冲收稿日期:2006—10—17;修订日期:2007—04—03基金项目:国家软科学研究计划项目(2004DS3D026);陕西省重大软科学项目(2004K12一G5)作者简介:冯丽丽(1980一),女,天津人,硕士研究生,主要从事GIS,GPS方面的研究工作.Email:t11..216@163.eqm922干旱区地理30卷淤变化非常剧烈.渭河下游在--I'1峡水库修建前为输沙近于平衡的相对稳定河道,渭河入黄1:3高程(潼关高程)323m(1000m/s流量所对应的水位高程).三门峡水库建成后,由于回水淤积影响,潼关渭河入黄高程最高曾到329m,造成渭河下游河道淤积抬高,常有洪泛发生.因此,选取渭河下游华县一华阴一潼关一带作为研究样区,对于渭河下游的防洪减灾具有深远意义,并为其水利工程实施提供了重要的决策支持.图1渭河下游水系图Fig.1WatersystemoflowerreachesoftheWeiheRiver2研究方法与技术路线以种子蔓延算法为基本原理,利用GIS技术进行相关处理,应用ArcMap软件自身功能,求得低于一定高程的洪水淹没范围,从而计算出洪水淹没面积. 1:5万地形图扫描数字化1:5万数字化图采集高程点1:5万高程矢量图图像配准上空间内插空间内插1:5万的栅格图像设置淹没高程阀值低子给定高程的栅格图栅格统计◆臣困栅格图像转换为有源淹没面积图2技术路线Fig.2Techniqueroute种子蔓延算法是一种基于种子空间特征的扩散探测算法,其核心思想是将给定的种子点作为一个对象,赋予特定的屙l生,在某一平面区域上沿4个(或8 个)方向游动扩散,求取满足给定条件,符合数据采集分析精度,且具有连通关联分布的点的集合.利用种子蔓延算法计算淹没区,就是按给定水位条件,求取满足精度,连通性要求的点集合,该集合给出的连续平面就是我们所要求算的淹没区范围],其技术路线如图2所示.3淹没分析3.1无源淹没分析无源淹没中,凡是高程低于给定水位的点都记入淹没区,算作被淹没的点,这种情形相当于整个区域大面积均匀降水,所有低洼处都可能积水成灾.从算法分析上看,这种情况因不涉及到区域连通,洼地合并,地表径流等复杂问题,分析起来比较简单(图3(a))引.3.2有源淹没分析有源淹没情况下,水流受到地表起伏特征的影响,在这种隋况下,即使在低洼处,也可能由于地形的阻挡而不会被淹没.造成的淹没原因除了自然降水外,还包括上游来水,洼地溢出水等.在实际情况中,有源淹没更为普遍也更为复杂.有源淹没涉及到水流方向,地表径流,洼地连通等情况的分析(图3(b)).6期冯丽丽:基于ArcGlS的渭河下游洪水淹没面积的计算(a)无源淹没区(b)有源淹没区图3有源,无源淹没对比示意图Fig.3Comparisonbetweensourceflood(a)andnon—sour(~flood(b) 4洪水淹没面积计算由于3D点多采用的是沿等高线采点,因此在等高线密集的地方采点多,等高线稀疏的地方采点少,这样既能很好的表示出地形的高低起伏,又能有效的减少数据冗余.淹没面积的计算分为有源淹没面积计算和无源淹没面积计算.无源淹没比较简单,所有低于或等于预测水位高程的像元都将计人淹没区,经累加计算得出淹没面积;有源淹没则是在无源淹没的基础上,考虑到连通要求的淹没面积的计算,本文介绍的是用人为的方法确定符合连通条件的区域,将其取出,并计算出它的面积.4.1数据预处理4.1.1地形图数字化由于Arcview软件与Arclnfo软件是相通的,为方便起见,本次矢量化工作使用Arcview软件对地形图进行数字化,沿等高线采样,并在属性表中输入各点的高程.在ArcCatalog中建立一个新的Coverage作为模板,记录数字化底图的四个脚点(Tic点)的平面直角坐标,并选择底图所用的投影(WGS一84投影)及坐标系统.将点文件转换成Coverage并在其属性中添加对应的四个脚点(Tic点) 的屏幕直角坐标,在ArcToolbox中运用Transform进行坐标转换.转换的结果如图4所示:4.1.23D点转换成TIN(1)打开ArcMap软件,在其界面中打开坐标转换后的点文件.(2)将点文件设置为当前层,单击【3DAna]yst】,在下拉菜单中找到【Create/ModifyTIN]项的【CreateTINFromFeature】, 在弹出的对话框中,高程来源项选择点的高程,在Layers中选择点文件,在OutputTIN中设定路径,生成TIN.图4坐标转换后的点文件Fig.4Transformedpointfiles4.1.3TIN转化成Raster基于栅格的计算比较简单,因此需要将TIN转换成Raster,具体的做法是:单击[3DAnalyst】,找到【Convert】的【TINtoRaster】项, 在弹出的对话框中,Attribute选择Elevation;CellSize输入20;在OutputRaster中输入路径,单击OK.生成我们所需要的Raster,其属性值表示高程值.4.1.4面积因子的提取在【SpatialAnalyst】菜单中选择【RasterCalculator】项,在弹出的界面中,设置"Raster<348.755",洪水淹没的高程选择的是2003年渭河洪水的平均淹没高程.4.2无源淹没面积计算将所有Raster的值为1的区域进行累加计算,得出淹没区的面积.将Raster转化成Features,具体做法是:在【Spa—tialAnalyst】菜单中选择【Convert】的【RastertoFea- tures】项,弹出一对话框,在Inputraster中选择上面求出的低于348.755m的栅格图像;在Outputgeometry type中选择Polygon,并在Outputfeatures中写入路径,干旱区地理30卷单击OK,生成Features.将其属性表打开,选择所有值为1的多边形,在Shape_Area上单击右键,选择EStatietic项,弹出的对话框将显示淹没区总面积的直方图,所求无源淹没区的面积为:25080001.4m.4.3有源淹没面积计算有源淹没需要考虑连通条件,是以人为的方法确定符合连通要求的区域,具体做法是把决堤口定为源头,在前面生成的Raster中寻找与源头连通的区域,其具体步骤如下:(1)与无源淹没一样先要将低于M8.755m高程的区域的栅格图像转化成Features.(2)建立个人数据库,具体做法是:新建一FeatureDataset要素集,在弹出的对话框Name项中填人"渭河Feature—Dateset",点击【Edit】,弹出SpatialAttribute对话框.在【Coordinatesystem】中,点击【Select】,弹出一对话框,选择GeographicCo—ordinateSystem/W0rl(L/WGS1984.鲥.选中X/YDo—main项,确定x与Y的坐标范围及精度.(3)把上面生成的Features导出到"渭河Fea- ture—Dateset"中.在ArcMap主界面【View】菜单下右击【Features】,选择【Data】下的【ExportData】,在弹出的对话框中,选择"usethesalnecoordinatesystemas thedataframe",在Outputshapefileorfeatureclass下,单击路径选择按钮,弹出SavingFeatureClass对话框,在渭河PersonalGeodatabase.mdb目录下,将导人的数据命名为淹没区,单击Save按钮,返回ExportData对话框,单击OK.(4)可以看到在【View】中,多了一个"淹没区"文件,右击并选择OpenAttributeTable,弹出一属性对话框,在该框中人为确定连通区域,淹没区如图5所示.在该图中,可以看到,区域2是与源头相连,且是连通的,而区域1,3,4周围的高程都大于390m,不可能被淹没,故在有源淹没中,淹没区域不包含区域1,3,4.(5)打开其屙l生表,选择淹没区2.(6)在Shape—Area上单击右键,选择EStatietic项,弹出的对话框将显示淹没区总面积的直方图,其低于348.755m的有源淹没面积为23147763.6m.4.4实验验证渭河下游2003年洪水主要堤防决口的河流有石堤河,罗纹河,方山河,罗夫河,其淹没面积分别为:石堤河一罗纹河5600028m,罗纹河一方山河5200026m,方山河一罗夫河9333380m,共计20133434m,平均淹没高程348.755m.图5有源淹没示意图Fig.5Sketchmapofsourceflood将此实际淹没高程值输入到ArcMap中,并人为设置实际地形和堤坝拦护的复杂情况,进行有源淹没面积的统计,得到ArcMap统计的石堤河～罗夫河一带的淹没面积为21167725.6m.与实际的受淹面积相比,还有一定的误差,主要是受扫描底图的年限, 扫描时底图的质量,比例尺及连通条件等因素的限制,如果采用最新且比例尺较大的地形图,充分考虑洪水淹没水动力演进模型及水面形状变化情况,其计算精度将会更高.本文主要说明利用ArcMap软件的自身功能,无需编程计算淹没面积的方法是有效可行的.在后续的研究中,要深入研究并建立该地区的洪水淹没水动力演进模型,采用更加精确的数据,并对实际地形进行深入的调查研究,使其精度更加提高. 5结语研究结果表明GIS技术在洪水淹没面积计算中的应用为流域洪水灾害评估研究提供了一个有力的工具.无论是有源淹没还是无源淹没,淹没区面积计算精度的准确性都要受到空间数据精度优劣的影响, 因此,数据的获取与处理工作是基础.在此之上,根据本文提供的洪水淹没区面积的计算方法,可以迅速准确地计算淹没区的面积,为洪水灾害的客观准确评估和预测分析提供了重要基础和依据,从而为进一步开展洪水治理工作开拓了更广阔的前景,为快速,准确及科学地进行洪灾评估及洪水风险图的制作提供了良好的基础,也为中小流域防洪减灾决策支持创造6期冯丽丽:基于AreGIS的渭河下游洪水淹没面积的计算了条件,可以有力地提高流域防洪决策能力.参考文献(References)[1]Guouhua.LongYi.AnalysisoffloodsubmergingbasedonDEM [J].BulletinofsurveyingandMapping,2O02,11(2):25—30.[郭利华,龙毅.基于DEM的洪水淹没分析[J].测绘通报, 2002,11(2):25—30.][2]DingZhixiong,LiJiren,Litanji.Methodoffloodsubmergenceanaly- sisbasedonGISgridmodel[J].JournalofHydraulicEngineefing,2OO4,6(6):56—67.[丁志雄,李纪人,李琳基.基于GIS格网模型的洪水淹没分析方法[J].水利,2004,6(6):56—67.][3]XuYoupeng,ZhangQi,ZhangLifeng.eta1.Ame~odforsub—mergedareasimulationbasedonGIS[J].AdvancesInWaterSci—ence,2002,13(4):456—460.[许有鹏,张琪,张立峰,等.GIS支持下的洪水淹没范围模拟[J].水科学进展.2002.13 (4):456—460.][4]LiuRenyi.ⅡuNan.StudyofGIS—basedcalculationoffloodarea andvisualizationofvirtualreality[J].JournalofZhejiangUniversi-ty(ScienceEdition),2002,29(5):573—578.[刘仁义,刘南.基于GIS技术的淹没区确定方法及虚拟现实表达[J].浙江大学(理学版),2002,29(5):573—578.][5]HeZongyi.HanYongshun.Flooddrowinganalysissystembased onGIS[J].GeospatialInformation,2003,1(3):5—17.[何宗宜,韩用顺.基于GIS技术的洪水淹没计算分析系统[J].地理空间信息,2003,1(3):5—17.][6]nuRenyi.huNan.AnewDEM.basedme~odforfloodareaca1. culationanddamageevaluation[J].JournalofImageandGraph—ics,2001,6A(2):118—122.[刘仁义,刘南.一种基于数字高程模型DEM的淹没区灾害评估方法[J].中国图象图形学报,2001,6A(2):118—122.][7]YangCu~ian,WeiYiming,ChelaDexing.Investigationonex—traetingthefloodinundatedareafromJets一1satdata[J].Journal ofNaturalDisasters,1998,7(3):45—50.[杨存建,魏一鸣,陈德清.基于星载雷达的洪水灾害淹没范围获取方法探讨[J].自然灾害,1998,7(3):45～50.][8]huRenyi.nuNan.AGISbasedmodelforcalculatingoffloodarea[J].AetaGeographieaSinica,2001,56(1):1—6.[刘仁义,刘南.基于GIS的复杂地形洪水淹没区计算方法[J].地理,2001,56(1):1—6.]ArcGISappfiedinfloodsubmergedareacalculation atlowerreachesofWeiheRiverFENGLi---li,LITian—wen,ChenZheng-jiang,YaoRen.ping,wULin,ChengYi.man(1DepartmentofUrbanandResourcesScience,NorthwestUniversity,Xi'an710069,Shaan xi,China;2Geodeticdataprocessingcenter,StateBureauofSurveyingandMapping,Xi'an710054,Sh aa~i,China;3PartyPoliticsORe,XiDiaaUniversity,Xi'an710071,Shaanxi,China)Abstract:Thecalculationoffloodsubgergedal'eaisalwaysahottopicandcoreareasinthedisa sterassessmentstudy.Inthefloodssubmergedanalysis,therearetwodifferentcases,theso—caHed"non—sourceflood"and"sourceflood",fordeterminingfloodareabasedonDEMandunderthevenwaterlevelcondition.Non—sourcefloodCO1Te. spondstothecasewithwell—distributedandlargearearainfallwhereallthelow—lyinglandmayhaveaflooddisas—ter,andinthiscaseallthepointswithelevationsbelowthevenwaterlevelshouldbeincludedint hefloodarea.The"source-flood''isthecaseoffloodflushingthroughthesurroundinglandsthatneedstocon sider"circulating''condition.Becausefloodmaybeobstructedbyringstructuresorhighlands,thusitcanonlycov ertheplacewhereitflowsandreaches.Oneofthecomputerprocessingmethodistheseed—algorithm.BasedonGIStechnologyandatthebackgroundofWeihe,usingArcGISspecialfunction,thepaperpick—uporcalculatefloodsubmergedareawithoutprogramming.Firstlythepaperdigitalizesreliefmapandanalysisthe"non—sourceflood''and"sourceflood".then usingselffunctionofArcMaporArcViewtocalculatefloodsubmergedareaofsourcefloodan dnon??sourcefloodar??earespectively;next,forprovingmeansfeasible,thepapertakes2003flooddataoflowerreac hesofWeiheRiverasexampletocontrastorvalidate.Alloftheresultsprovidescientificbasisforlossevaluationoffl oodcalamityand haveprofunditysignificancetogovernmentalpreventingorcontrollingfloodtask. KeyWords:floodwater;floodsubmergedarea;sourceflood;non—sourceflood。

基于GIS格网模型的洪水淹没分析方法
丁志雄;李纪人;李琳
【期刊名称】《水利学报》
【年(卷),期】2004(000)006
【摘要】在遥感与GIS技术的基础上,应用数字高程模型(DEM)生成的格网模型进行洪水的淹没分析.在给定洪水水位和洪量两种条件下,对基于三角形格网模型和任意多边形格网模型,分别得出洪水淹没结果.并对洪水遥感监测获得的淹没范围,利用格网模型进行水深分布计算.结果表明,以GIS技术为支持,采用平面模拟方法进行洪水淹没范围和水深分布的模拟是可行的,使遥感监测与一般洪涝灾害损失评估模型比较好地结合,得出更准确的灾情损失评估结果.
【总页数】6页(P56-60,67)
【作者】丁志雄;李纪人;李琳
【作者单位】中国水利水电科学研究院,遥感中心,北京,100044;中国水利水电科学研究院,遥感中心,北京,100044;中国水利水电科学研究院,遥感中心,北京,100044【正文语种】中文
【中图分类】P333.2
【相关文献】
1.基于GIS的空间信息格网洪灾损失评估模型设计 [J], 吴建明;李美华
2.基于GIS复杂地形格网化模型的研究与应用 [J], 刘刚;黄琼瑶;彭飞;刘年猛;孙慧
3.基于GIS格网模型的长江上游山丘区国土利用生态健康评价——以四川省宜宾
市为例 [J], 李政; 何伟; 杨皎; 赵晓全; 陈林
4.基于格网GIS与灰色关联模型的崩滑流灾害孕灾环境研究 [J], 钱立辉;臧淑英
5.基于GIS格网模型的亳清河经济区产业开发空间适宜性评价 [J], 冯雨豪;王瑾;毕如田;刘慧芳;田晓红;郭瑞宁
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基于GIS的洪水淹没灾害评估方法研究的开题报告一、研究背景和意义：洪涝灾害是全球性、严重的自然灾害之一，对人类社会与自然环境造成的影响日益显著。

为了缓解洪水淹没灾害对人类生存和发展带来的巨大威胁，深入研究和分析洪水淹没灾害的评估方法，准确评估洪水淹没灾害的风险，对于加强防洪减灾能力、保护生态环境、实现可持续发展具有重要现实意义和深远历史意义。

地理信息系统（GIS）在洪水淹没灾害评估中具有广泛的应用前景，可以在空间范围内整合因素，从而准确地评估灾害风险和淹没范围，是洪水淹没灾害评估的重要工具。

二、研究内容和方法：本文主要研究基于GIS的洪水淹没灾害评估方法，主要包括以下内容：1. 洪水淹没灾害评估指标体系的构建；2. 洪水淹没灾害评估模型的建立；3. 基于GIS软件的洪水淹没灾害评估方法的探讨；4. 实例分析，并对模型进行验证。

研究方法主要是基于文献研究、实地调查和数学模型分析等方法，对于GIS技术的应用则采用分析法和实验法相结合，通过实例分析检验模型的可靠性，最后得出基于GIS的洪水淹没灾害评估方法，为深入研究和分析洪水淹没灾害提供一定的理论和实践指导。

三、研究进度和计划：1. 前期工作：在文献调研的基础上，着重探讨洪水淹没灾害评估的现状和存在问题，并分析GIS技术在洪水淹没灾害评估中的应用现状和发展趋势。

2. 中期工作：根据前期工作的基础，建立洪水淹没灾害评估指标体系，构建洪水淹没灾害评估模型，并探讨基于GIS的洪水淹没灾害评估方法。

3. 后期工作：通过实例分析对模型进行验证，进一步完善洪水淹没灾害评估模型，并对模型进行优化和改进。

预计完成时间为半年至一年。

近期计划是在前期工作的基础上，进一步做好指标体系和模型的构建，并探讨基于GIS的洪水淹没灾害评估方法的具体实施流程和应用场景。

第 1 5 卷 第 6 期 中 国 安 全 科 学 学 报 V ol . 1 5 N o . 6 2 0 0 5 年 6月China Safety Science Journal un . 2 0 0 5J基于 GIS 的小城镇洪灾淹没分析与应急决策系统徐志胜 教授 徐 亮 冯 凯(中南大学防灾科学与安全技术研究所)学科分类与代码 :62012030课题项目 :国家“十五”科技攻关计划 :城市公共安全综合试点研究( 2002 B A803 B 04) ;国家“十五”科技攻关项目 :小城镇基础设施建设关键技术研究( 2002 B A806 B 03) 。

【摘 要】 近年来 ,将 GIS 技术与水文模型相结合 ,再根据数字高程模型 DE M 预测 、模拟显示洪水淹没区 ,并进行灾害评估 ,已成为 GIS 应用和水利领域一个研究热点 。

笔者介绍了利用 GIS 技术建立的小城镇洪灾淹没分析与应急决策系统的构架 、数据库的建设及其实现的功能等内容 。

该系统解决了一系列关键技术 : 小城镇空间数 据库的建库技术及三维可视化 、洪水淹没范围的确定以及洪水淹没实时动态演示等 ,能够对洪水灾害及其损失进 行分析预测 ,对洪水灾情进行快速评估 ,是小城镇政府部门科学地制定防洪和减灾对策 ,迅速有效地采取抗洪救灾 措施的保障手段 。

该系统适合我国现有国情 ,有利于维护小城镇社会经济持续稳定发展 ,具有很强的现实意义 。

【关键词】 地理信息系统 ( G IS ) ;小城镇 ;洪灾淹没 ;应急决策GIS 2based System for Analysis of Flood Inundationand Emergency Response Decision Making in Small T ownsXU Zhi 2sheng , Prof . XU L i ang FENG K a i( Institute of Disaster Prevention Science & Safety T echnology , Central S outh University )Classif i cation and code of disciplines : 620. 2030Abstract : I t is a hot research issue to combine the GIS technology with hydrologic m odels in forecasting and simulating flood i 2nundation area according to digital elevation m odels (DE M ) and in making disaster evaluation. The structure , database construc 2 tion and functions of the GIS 2based system for flood inundation and emergency response decision making in small towns are present 2 ed. A series of critical technologies are s olved , which consist of the construction of spatial database in small towns , three 2dimen 2 sional visualization , determination of flood inundation area and the dynamic scenario of flood inundation. The system could analy ze and forecast the flood damage , and evaluate the flood disaster prom ptly. The system could provide the g overnment of small towns with exact , rapid and visual in formation and decision support for flood control and disaster relie f , s o as to make the flood preven 2 tion suitable for m odern scientific management . The system is bene ficial in maintaining the sustainable development of s ocial econo 2 my in small towns.K ey w ords : G eographic in formation system ( GIS ) Small towns Flood inundation Emergency response decision making1 前 言洪水模拟及灾害评估研究是国际上普遍关注的课题 。

基于GIS技术的洪水淹没模拟及灾害评估姓名：孙珂单位：郑州测绘学校地址：河南省郑州市大学南路1号邮编：450000摘要：针对洪水灾害评估的特点，将GIS技术与RS技术相结合，根据数字高程模型DEM提供的三维数据和遥感影象数据，运用GIS的空间分析功能来预测、模拟显示红水河流域洪水淹没场景，并结合该流域水文站降雨量数据和各乡镇人口密度数据以及其他辅助数据来进行洪水灾害评估。

关键字：洪水灾害、地理信息系统、泰森多边形、加权叠加1．前言洪水灾害是最频发的自然灾害，严重影响国民经济发展危害人民生命财产安全，破坏生态环境。

随着现代经济的高速发展和水利工程的增加，洪水灾害对人类的危害仍在加重。

因此，快速、准确、科学地模拟、预测洪水淹没范围，对防洪减灾具有重要意义。

特别是对于一些重点防洪城市和行蓄洪区，如果能够预先获知洪水的淹没范围和水深的分布情况，对于预先转移受灾区的生命财产，减少损失具有非常重要的价值，而且对于洪水造成的灾害损失进行评估也是非常有用的。

近几年来，将GIS技术与RS技术相结合，根据数字高程模型DEM提供的三维数据和遥感影象数据来预测、模拟显示洪水淹没场景，并进行洪水灾害评估，已成为GIS在洪水方面主要研究领域。

本研究以数字高程模型DEM和RS影象为基础，运用GIS的空间分析功能，研究试验区洪水河流域的洪水淹没情况。

2．研究区域及数据简介2．1 研究区域地理概括红水河是珠江流域西江水系的中上游河段，发源于云南省沾益县马雄山，流经滇、黔、桂三省（区），上游主流称南盘江，流至庶香双江口与北盘江汇合后称红水河，到广西三江口与柳江相汇合后称黔江。

红水河流域位于东经102°20′—109°30′，北纬23°04′—26°50′之间，流域四周为群山环绕，整个地势自西北向东南倾斜，平均海拔高程1450m。

本次实验重点研究范围为红水河流域中的整个龙滩流域及其六个子流域(甲板、平腊、八茂、蔗香、这洞、高车)。

收稿日期：2011-11-18第一作者简介：丁志雄（1976-），男，高级工程师。

近年来，我国洪涝灾害的发生多在中小河流区域，如2010年鄱阳湖水系的抚河流域洪水导致唱凯堤溃决，十多万人受灾；2011年的钱塘江出现50多年来最大洪水，西湖长桥受淹、钱塘江上游兰江、浦阳江出现漫堤风险等。

我国中小河流频频发生较大的洪涝灾害，而大江大河却相对安澜，这除与整个全球气候变化情况有关外，与我国多年来对中小河流治理的重视程度不够紧密相关。

因此对中小河流的治理必将成为下一阶段江河治理工作中重中之重的任务。

中小河流治理的主要工作内容包括堤防工程整治、引排水工程的修建，山洪灾害的防治工程、监测预警设施建设，以及土地利用规划、居民安置点等工程设施的配套建设等。

这些工程设施的建设与规划等，都需要考虑洪水的风险问题，如果考虑不足，可能会给人民的生民财产安全带来很大的威胁，考虑过多，又可能造成浪费与不合理；还有可能就是，中小河流水文站网布置较少，对于有些地方可能没有水文观测资料，但又需要计算有关的洪水风险，因此就会出现对洪水风险估计过多或过少的问题。

另外，由于地面工程、土地利用变化等地表条件的改变，重新进行洪水风险的评估计算也是一个费时费力的过程。

本文提出一套适合于缺少水文资料的中小河流洪水风险计算的模型方法，并基于遥感与GIS 技术开发了相应的计算机软件模块，实现对缺少水文资料的中小河流的洪水风险进行快速的评估与计算等。

2.1洪水风险计算模型方法的技术路线在一个大的流域范围内首先对已有的实测水文站点的数据进行洪水峰值流量的频率分析（包括500年一遇、200年一遇、100年一遇、50年一遇、20年一遇、10年一遇、5年一遇等不同频率洪水），然后建立峰值流量与流域参数的回归计算模型，利用建立的回归计算模型可以计算该流域内河道任意位置（任意位置的上游汇水流域的参数可以通过遥感和GIS 自动提取计算得到）的峰值流量，将峰值流量的计算结果作为一维河道模型的输入并计算相应的洪峰水位，依据所计算的河道断面点的水位，利用GIS 插值计算整个河道的水位，由整个河道的水位向河道两边进行扩展计算，得到河道两边的洪水淹没范围及水深分布。