基于GIS的洪涝灾害遥感评估系统冯锐 张玉书 陈鹏狮 张淑杰 纪瑞鹏 (中国气象局沈阳大气环境研究所 沈阳 110016) 摘 要 利用NOAA/AVHRR气象卫星实时监测到的洪涝灾害数据与GIS技术相结合,以地理信息系统软件ArcView3.1为依托建立洪涝灾害遥感评估系统。
系统可提供洪涝区域内居民区的受淹数据,并进行受淹区域的比例系数计算,提供水田、旱田、林地、灌丛、果树和草地等淹没面积的信息。
关键词 洪涝灾害 遥感数据 评估系统 洪涝灾害是辽宁省的主要自然灾害之一,对工农业生产和人民生命财产影响严重,其发生频率高,造成的损失严重。
因此,在洪涝灾害发生后能迅速对灾害损失做出评估,为政府及有关部门提供及时准确的信息,具有十分重要的意义。
目前卫星遥感和地理信息系统技术在洪涝灾害遥感监测、评估领域的应用越来越广泛。
辽宁省洪涝灾害遥感评估系统应用NOAA气象卫星重复周期短、时间分辨率高的优点,将其与G IS技术结合,可在洪涝灾害发生后快速、准确地提供淹没区的空间及属性信息,并利用新开发的应用程序,可以在短时间内对大范围地区进行相关研究,为宏观决策提供科学依据。
1 系统设计1.1 系统开发目标系统开发目标是将监测到的洪涝区域显示结果与地理信息叠加显示,在此基础之上实现这些结果与地理信息之间在空间上的相关查询和分析功能。
1.2 系统结构1.2.1 数据库的建立1.2.1.1 地理信息数据库 根据洪涝评估所需的地理信息,归纳整理成一定结构的数据库[1]。
系统的数据兼容性好,不仅可利用其他软件生成的空间、属性数据,同时系统生成的数据也同样可被其他软件使用。
1.2.1.2 灾情实时监测数据库 灾情实时监测为DBASE数据格式数据,利用N OAA气象卫星数据转换的洪涝区域数据[2]。
1.2.2 系统功能规划虽然ArcView具备地理信息的显示、查询和分析功能,但发生洪涝灾害后,对财产损失的评估属于一些特殊功能的组合,这样就必须利用A rcV iew提供的Avenue编程语言进行再开发。
系统调用ArcView库函数开发了应用程序。
程序提供了系统与用户之间的界面,可以根据用户使用菜单、对话框等形式给出指令完成上述功能。
2 系统数据库2.1 地理信息数据库地理信息数据库是地理信息系统的基础部分。
一般来说,在GIS数据库中的数据为两类,即描述研究对象空间位置的空间数据以及反映研究对象特征的属性数据。
系统开发过程中选择在进行财产损失评估时所需要的地理信息建立数据库。
各有关部门现状信息以数据专题层的形式进行存储,包括图形数据库和属性数据库。
如表1。
表1 财产损失评估地理信息背景数据库数据库类型空间数据形式包含的主要属性数据信息居民区数据库面状名称、范围水田数据库面状面积旱田数据库面状面积林地数据库面状面积果树数据库面状面积灌丛数据库面状面积草地数据库面状面积行政区划数据库面状面积、各市名称2.2 实时监测灾害数据库转换的图形数据与属性数据,在进行财产损失评估时用于叠加、显示。
3 系统损失评估功能的开发在及时监测到洪涝灾害发生区域后,如果能快速、准确地统计出洪涝灾区的居民区、水田、旱田等淹没情况,对有关部门实施救灾决策具有重要意义。
在进行系统开发时,将财产损失评估分为全省范围内的财产损失评估和各市的财产损失评估。
在调用此功能模块时,首先显示全省范围内的地理信息背景数据,包括显示辽宁省行政区划,居民区、水田、旱田分布等图层;其次调入洪涝灾害实时监测图层,并可根据所需评估的区域不同,在视窗内显示全省或者各市的数据图层,在此之后即可对有关区域进行财产损失评估。
在进行财产损失评估时,通过对弹出式对话框的调用,对要评估的项目(居民区,水田、旱田、林地、灌丛、果树和草地等)进行选择后,即可对有关区域内所选择的各个项目受淹数据进行统计分析。
在进行受淹数据统计时,一个重要的内容就是进行各个项目受淹区域的比例系数计算。
进行比例系数计算是由于发生洪涝灾害时,如果某一旱田或水田面积较大,那么落在洪涝区域内的并不是此块旱田或水田的全部,这时需要将落在洪涝区域内的面积与此块旱田或水田的全部面积的比值计算,以便精确洪涝区域内的受淹项目的面积。
这一部分通过链接V isual C++编程语言实现[3]。
(下转第43页)收稿日期:2003-12-03;修订日期:2004-03-18告画面下方的天气预报内容;色彩采用橙色,使人感到温暖而明快,与单站预报的播音节奏相和谐。
广告窗口的橙黄色边框与左侧色彩形成呼应,使之色调平衡。
水晶球是大连代表性广场建筑之一,“大连气象”字样与祥云图案随着水晶球的旋转交替出现,其寓意取大连气象,色彩上绿与黄的搭配,增加了画面的明快感觉。
屏幕最下方的半透明的滚动字幕,方便商家和用户的咨询。
整个画面形象表现力强,层次分明,色彩明快和谐,具有美感;画面中的内容实用合理。
3.2 制作过程 利用所需星云背景图像T GA序列文件,且保证星云运动时首尾相接处无突变跳跃。
在3DS MA X中,建好模型,调好机位,给物体附材质,调整场景中各灯光的位置,亮度适合,最后设定包括物体、材质、灯光的动画效果。
制作过程中,除了要满足上述设计要求外,在动画设定中应精确计算,避免各部分在首尾相接处产生断点和视觉跳跃,以保证循环播放的连续和流畅。
4 操作可行性 主持人出镜部分的场景内容,既可以在Photo shop中做静帧图像,也可以在DY1000中编辑合成活动视频或在字幕机中出图,操作简便。
在不同制作设备和软件中制作出的素材,一要保证场景大屏幕中的图形图像位置准确,二要保证硬接时没有像素点的位移。
解决第1个问题是采用Photoshop 中的图层技术、DY8中记录文件的功能、DY1000中运动方式的存储来进行定量的精确定位(精度可达1个像素)。
对于第2个问题,通过实践发现,由于D Y8字幕机与DY1000非线性输出的图像在水平方向相差大约2个像素,垂直方向上大体没有差异。
根据这一特点,可以1次性在Pho toshop中将场景图像文件水平左移2个像素后存盘,再由DY8字幕机输出,可保证场景图像的视觉连续性。
利用D Y1000中PV R应用软件,根据解说词的进度,手动控制播放段落和速度。
单站版面动画循环性保证了广告更换的灵活性。
由于D Y1000非线性编辑系统为大洋图像早期产品,不能实现实时生成,制作活动视频需要的生成时间长,而日常工作的时间又紧,复杂的二、三维动画文件当日来不及完成,编导须提前与制作人员沟通,以提高画面表现的生动性。
5 结语5.1 电视媒体具有视听兼备、形声并茂的优点,但同时受众的选择性差,且稍纵即逝。
电视天气预报节目的时间短,但又是1个关系到各行各业、百姓生活的栏目,如何有效地利用电视媒体发布常规天气预报、传播气象相关知识至为重要。
5.2 天气预报节目的高含量实用信息和精良的制作技术水平是其生命力旺盛和创造效益的根本保证。
电视天气预报栏目经过大幅度改版后,得到了电视业内人士和气象工作者的肯定,同时受到广大观众的欢迎,社会效益和经济效益显著提高。
5.3 电视天气预报栏目新的包装方式带来新的工作流程。
实践证明,该流程能够满足日常业务需要,制作快捷,设备运用合理。
(上接第29页) 统计分析结果以汉化文本框的形式显示,并可以将分析结果以通用的文本格式文件存储。
模块通过A venue开发,并链接Visual C++编程语言,引导用户完成各项操作。
4 系统特点4.1 启动界面启动界面可以说是1个系统的门面。
我们利用A rcV iew 提供的Star tup项目特性,对系统进行外包装,开发工作包括弹出系统徽标、播放背景音乐和系统的说明录音等[4]。
4.2 弹出式对话框系统的功能实现过程都是在对话框的引导、提示下进行的。
在中文Window s下,将所有对话框以及步骤的提示信息全部汉化,用户使用方便。
4.3 评估项目选择的实现在进行财产损失评估时,对于各个区域可能需要进行评估的项目也不尽相同,所以在此模块设计时采用复选按钮框。
通过复选按钮框的I sSelected属性判断此复选按钮框是否被选中,如果被选中则调入此项目的属性数据,否则将放弃此项目。
4.4 评估数据统计在进行评估数据统计时首先确定视窗内的区域,然后针对选择的各个项目的数据进行是否在洪涝区内的判断;如果是,则将每个项目的有关属性字段的数据进行统计或计算,得到用户所需的数据。
4.5 文本文件存储 在进行损失评估后,有1个结果显示对话框,为了用户使用方便将其结果存储。
在保存时新建一个T XT文本文件,将对话框中的列表框中的内容写入此T XT文件中,文件保存在ArcView3.1的缺省目录下。
4.6 与其他程序的结合A rcV iew是一个通用的地理信息系统软件,它提供的面向对象的编程工具Avenue可以对用户提出一些特定要求进行2次开发,并且可以根据需要对其他编程语言或工具开发的一些应用程序进行链接;系统在进行财产损失评估统计时利用了Visual C++来进行比例系数计算,这样就形成一个完整的功能强大的系统。
5 结语 应用NOAA卫星和T M卫星资料为主要信息源,以地理信息系统A rcV iew3.1为平台,利用A rcView3.1自带编程开发语言Avenue和VC++语言进行2次开发,综合了气象卫星和地理信息系统的各自优势,提高了洪涝灾害评估的精度和水平,为减灾防灾提供了准确的科学信息。
参考文献1 陈述鹏.城市化与城市地理信息系统.北京:科学出版社,1999.2 冯锐,张玉书.洪涝监测遥感图像识别及数据转换.南京气象学院学报,2003,26(1).3 冯锐,张玉书,陈鹏狮,等.基于遥感调查的水资源地理信息系统.遥感技术与应用.2002,17(3).4 周庆发.精通Vis ual c++图像编程.北京:电子工业出版社,2000.。
