如何用ArcScene进行洪水淹没分析

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]。

存档编号华北水利水电学院North China University of Water Resources and Electric Power 课程设计题目: 基于GIS的洪水淹没分析学院资源与环境学院专业地理信息系统姓名黄福想学号200900931指导教师李小根完成时间2012年6月1日目录摘要 (I)关键词：ARCSCENE；数字高程模型（DEM）；ARCGIS；TIN (I)FLOOD ANALYSIS REPORT (II)ABSTRACT (II)第1章绪论 ........................................................................................................................................................... - 1 -1.1论文研究背景 .............................................................................................................................................. - 1 -1.2系统研究的意义和内容 .............................................................................................................................. - 1 -1.2.1.系统研究的意义 (1)1.2.2.系统研究的内容 (1)第2章系统设计模块............................................................................................................................................ - 2 -2.1系统设计 ...................................................................................................................................................... - 2 -2.1.1.数据库设计 (2)2.1.2.系统功能结构设计 (2)2.1.3.系统功能实现关键技术 (3)2.2系统实现 ...................................................................................................................................................... - 3 -2.2.1.三维场景中显示洪水范围 (4)2.2.2.系统的界面 (6)2.2.3.洪水淹没面积计算： (8)2.2.4.系统计算功能模块如下图 (8)第3章结束语 ....................................................................................................................................................... - 9 -3.1系统的不足 .................................................................................................................................................. - 9 -第4章附件 ........................................................................................................................................................... - 9 -4.1算法核心代码： .......................................................................................................................................... - 9 -i基于GIS的洪水淹没分析报告摘要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。

摘要将计算机和GIS技术应用于洪水灾害评估,以非工程措施来减轻洪水危害的研究已有多年。

现有研究主要是基于二维平面的GIS技术[1,2], 没有发挥三维GIS强大的可视化和空间分析优势,难以形象地模拟洪水的淹没范围,使得系统的灾害分析评估能力受一定影响。

论文利用ArcEngine 9.2和VC++7.0进行洪水淹没分析系统设计与开发，实现了基于二维图形数据的属性与图形的相互查询、属性数据表的浏览、漫游、缩放等为用户提供快速查询和定位感兴趣的信息。

在三维图形数据的基础上，实现了三维地形、洪水水位线、洪水淹没范围等三维空间表达的生成，结合空间叠加分析方法，统计遭受淹没的经济附属物的损失。

并在三维场景中实现查询指定点的洪水水深功能，提供放大、缩小、导航、飞行等各种工具，可以方便从不同角度浏览洪水淹没情况。

系统的设计的基于模块思想，将各个功能做成COM组件，实现功能的任意组合和程序代码的重用。

关键词：ArcEngine；水淹分析； COM组件开发；三维可视化；洪水淹没范围ABSTRACTIt has been researching for many years that using technology of computer and GIS(geography information system)in assessment flood damage to lighten the damage in Not-Project measure .But much research still based on two-dimension GIS, without fully utilizing the strong visualization and spatial analysis function of three-dimension GIS .Therefore ,it's hard to imitate vividly the range of flood, which reduces the function of calamity assess analysis of the system.The paper designs and develops flood analysis system with ArcEngine 9.2 and Visual C++ 7.0,implements the function that inquiring each other for attribute and figure ,browsing attribute table , panning ,zooming in zoom out and so on based on two-dimension graphic data ,which provide fast-querying the interesting information for user .Based on three-dimension graphic data ,the system implements creating the three-dimension spatial expression of three-dimension terrain ,water level line and range of flood ,combining spatial-overlay method ,statistics the damage of economic attached objects be flooded and querying the deep in three-dimension scene on the fixed point .Besides ,the system provides the tool of zooming in ,zooming out ,navigating ,flying and so on .Thus ,you can browse the condition of flood flooding at point of different view conveniently.The programming of system based on the idea of com (component object model), which implement function’s combination randomly and codes’ reusing.Keywords:ArcEngine; flood analysis; com developing method; three-dimension visualization; range of flood目录绪论 (1)1. 系统平台介绍 (3)1.1 ArcEngine 介绍 (3)1.1.1 ArcGis、ArcObjects和ArcEngine (3)1.1.2 ArcEngine 组成 (3)1.1.3 ArcEngine 的类、接口 (4)1.1.4 本系统中开发用到的主要接口 (4)1.1.5 本系统中采用ArcEngine的原因 (5)1.2 开发工具VC++ 7.0 (5)1.3 开发技术方案 (6)1.3.1 ATL COM组件 (6)1.3.2 组件开发基本流程 (6)2. 系统分析 (7)2.1 目标分析 (7)2.2 可行性分析 (7)2.2.1 技术可行性 (7)2.2.2 经济可行性 (8)2.2.3 社会可行性 (8)3. 系统设计 (9)3.1 系统设计的原则 (9)3.2 系统数据库设计 (9)3.2.1 系统数据库总体设计分析 (9)3.2.2 系统数据库详细设计 (10)3.3 系统功能设计 (12)3.3.1 系统界面模块设计 (12)3.3.2 系统功能模块设计 (12)3.3.3 系统总体框架图 (12)4.系统主要功能开发与实现 (14)4.1 系统的二维功能 (14)4.2 三维生成 (15)4.2.1 Tin的创建 (15)4.2.2 Tin的渲染 (17)4.3 三维分析 (17)4.3.1 用水位线分析洪水淹没 (17)4.3.2 在三维场景中显示洪水年遇范围 (19)4.3.3 在三维场景中显示各种经济附属物的受灾情况 (19)4.4水淹统计 (22)结论 (23)致谢 (25)参考文献 (26)绪论1）研究背景中国是一个洪水灾害多发性国家,建国以来,多次遇到大的洪涝灾害,给国家和人民造成巨大损失。

万方数据３８卷３期邹时林等基于ＡｒｃＥｎｇｉｎｅ的洪水淹没系统的设计与实现１５７１三维功能一图１系统总框架隐．１ＧｅｎｅｒａｌＦｒａｍｅｗｏｒｋｏｆＳｙｓｔｅｍ遇数据文件中记录的最高水位线，通过接口的查询功能在Ｃｏｎｔｏｕｒ＿ｎｎｇｒｉｄ２２获取相应的数据，从这些查询到的特征数据中用函数ｇｅｔＳｈａｐｅ（ＩＧｅｏｍｅｔｒｙＰｔｒ謇）来获取几何，为内插提供几何数据。

在实现Ｔｉｎ接口的基础上内插主要通过以下语句实现。

ＩＳｕｒｆａｃｅＰｔｒｉｐＳｕｒｆａｃｅ；ｉｐＳｕｒｆａｃｅ＝ｉｐＴｉｎ；ｉｐＳｕｒｆａｃｅ一＞ＩｎｔｅｒｐｏｌａｔｅＳｈａｐｅ（ｉｐＦｅａＧｅｏ，＆ｉｐＲｅｓｕｈＧｅｏ）；内插后得出ｉｐＲｅｓｕｈＧｅｏ几何，要对这个几何设置正确的符号并且转换为相应的要素（Ｅｌｅｍｅｎｔ）才能在Ｇｒａｐｈｉｃｓ—Ｌａｙｅｒ３Ｄ中显示。

得到等高线的高程后便可以利用ｉｐＳｕｒｆａｅｅ提供的函数ＧｅｔＳｕｒｆａｃｅＡｒｅａｔ和ＧｅｔＶｏｌｕｍｅ计算出洪水体积等相关参数：ｉｐＳｕｒｆａｃｅ一＞ＧｅｔＳｕｒｆａｃｅＡｒｅａ（１ｅｖｅｌｖａｌｕｅ，ｅｓｒｉＰｌａｎｅＲｅｆｅｒ－ｅｎｃｅＡｂｏｖｅ，＆ｕｐＣｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）；ｉｐＳｕｒｆａｃｅ一＞ＧｅｔＳｕｒｆａｃｅＡｒｅａ（１ｅｖｅｌｖａｌｕｅ，ｅｓｆｉＰｌａｎｅＲｅｆｅｒ－ｅｎｃｅＢｅｌｏｗ，＆ＤｏｗｎＣｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）；ｉｐＳｕｒｆａｅｅ一＞ＧｅｔＶｏｌｕｍｅ（１ｅｖｅｌｖａｈｅ，ｅｓｒｉＰｌａｎｅＲｅｆｅｒｅｎｅｅ－Ａｂｏｖｅ，＆ＵｐＶｏｌｕｍｅ）；ｉｐＳｕｒｆａｃｅ一＞ＧｅｔＶｏｌｕｍｅ（１ｅｖｅｌｖａｈｅ。

ｅｓｒｉＰｌａｎｅＲｅｆｅｒｅｎｅｅ－Ｂｅｌｏｗ，＆ＤｏｗｎＶｏｌｕｍｅ）；场景中显示的洪水淹没范围是由已有的二维的年遇面数据在ｉｐＳｕｒｆａｃｅ表面内插所得，而经济附属物则是二维数据内插后用／．Ｅｘｔｒｕｄｅ接口进行拉伸所得。

ｉｐＳｕｒｆａｅｅ一＞ＩｎｔｅｒｐｏｌａｔｅＳｈａｐｅ（ＦｅａＧｅｏ，＆ＩｎｔｅｒｐｏｌａｔｅＧｅｏ）；ｉｐＥｘｔｒｕｄｅ一＞Ｅｘｔｒｕｄｅ（ｅｘｔｒｕｄｅｍｏｄｕｌｕｓ，ＩｎｔｅｒｐｅｌａｔｅＧｅｏ，＆ＥｘｔｒｕｅｄｅＧｅｏ）；拉伸后得到的ＥｘｔｒｕｄｅＧｅｏ，将其他转换为要素，然后根据所处位置的高程判断是否被洪水淹没，对于淹没和没有淹没的分别采用不同符号显示，则可以在场景中看到洪水淹没后经济附属物的受灾情况。

Research Findings | 研究成果 |·27·2019年第24期基于ArcGIS 的三维洪水模拟分析李晨光（中国水电基础局有限公司，天津 301700）摘 要：文章对卓于水库的洪水淹没演进进行分析，并利用ArcGIS 的3D 扩展模块，进一步还原洪水淹没的动态过程，从而实现洪水的场景模拟，以便对三维洪水进行更深入的分析以及探讨。

该方法不仅可以对洪水淹没进行更直接、直观的动态模拟，而且操作简单，方便快捷，可以让人们及时了解洪水淹没的近况，从而制定出有效的应对措施，不仅能为洪水的有效治理提供相应的理论，还能为可视化技术的发展奠定基础。

关键词：三维可视化；地理信息系统；洪水淹没；数字高程模型中图分类号：TP311.5 文献标志码：A 文章编号：2096-2789（2019）24-0027-02作者简介：李晨光（1984—），男，工程师，研究方向：水利水电工程。

1 工程概况卓于水库位于西藏山南市扎囊县卓于乡卓于村、扎塘沟左侧支流卓于沟上，距扎囊县城24km ，距山南市（今山南市）人民政府所在地泽当镇70km 。

工程开发任务是以灌溉为主，结合城镇供水等综合利用的Ⅲ等中型水库工程，总库容1043万m 3，集水面积106km 2。

枢纽总布置由输水洞、大坝、溢洪道组成。

主要建筑物级别为3级，次要建筑物级别为4级，临时建筑物级别为5级。

2 洪水2.1 洪水特性卓于沟的洪水主要由暴雨形成。

由于当地暴雨强度不大，地表裂隙发育，第四纪松散沉积物分布较广较厚，地表的渗水能力强，降水的一部分不参与地表产、汇流而直接渗入地下，以潜层流和地下径流形式流出，洪水过程有峰值不大、基潜流多、一日洪量占三日洪量比重较大等特点。

另外，由于山区地形陡峻，河道及坡面坡度大，流域面积小，洪水汇流和涨落快，流速大，挟沙能力强。

一次洪水过程历时1～3d 。

2.2 设计洪水计算本次设计采用推理公式法、面积比拟法、地区综合法、经验公式法推求水库坝址处的设计洪水。

基于ArcGIS Engine的洪水淹没三维可视化研究
罗云
【期刊名称】《科技信息》
【年(卷),期】2012(000)033
【摘要】在ArcGIS软件中,不能直接创建Mtltipatch模型,但是可以通过ArcGIS Engine编程实现或导入其他建模软件的模型,本文以GIS的shapefile数据为基础,在skecthup中建立区域三维地形、房屋、植被等要素模型.采用水文动力的基本原理计算河道水位,并用C#结合ArcGIS Engine创建水面TIN模型,利用ArcsceneControl控件创建三维场景,叠加三维地形仿真模型与水面TIN模型,对洪水演进模拟进行了可视化研究,实现了基于ArcGIS Engine的洪水淹没三维可视化动态模拟.为利用AE,完成洪水淹没三维可视化研究提供了一种逼真的、简便有效的方法.
【总页数】2页(P126-127)
【作者】罗云
【作者单位】江西理工大学测绘工程江西赣州 341000
【正文语种】中文
【相关文献】
1.基于ArcGIS Engine和Vega Prime的三维可视化研究 [J], 苗作华;黄志平;何伟魏;陈勇;曾向阳
2.基于ArcGIS Engine和Vega Prime的三维可视化研究 [J], 苗作华;黄志平;何伟魏;陈勇;曾向阳
3.基于ArcGIS Engine的综合管线三维可视化研究 [J], 张文元;付仲良
4.基于ArcGIS Engine的洪水淹没模拟系统构建 [J], 唐震;李勇;茅昌平;宋利睿;郑芳文
5.基于GIS的洪水淹没场景三维可视化研究 [J], 张成才;常静;孙喜梅;叶伟
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基于GIS的洪水淹没区分析金哲;肖旎旎【摘要】洪水作为自然界较为贫乏的灾害之一，对人身与财产安全造成极大破坏。

近年来，随着3S技术的广泛应用，尤其是GIS模型的发展，利用DEM数字高程模型来模拟并预测洪水淹没场景，计算淹没区范围，成为研究洪水灾害的一个热点。

本文以襄阳某地为例，利用arcgis软件与DEM高程模型相结合，计算洪水淹没区面积，指导当地居民合理、安全的安排生产生活。

%The floods are the most frequent natural disasters ,serious impact on national economic development and endanger people’s lives and property,destruction ofthe ecological environment.In recent years,as the de-velopment of 3S technology,especially the GIS model,the using of DEM to Simulation and prediction the floods area,had been a hot point in the study of flood disaster.This paper taking Xiangyang as an example , used arcgis and DEM,calculate the floods area,and direct people to live and work reasonably.【期刊名称】《吉林水利》【年(卷),期】2014(000)006【总页数】4页(P30-32,37)【关键词】GIS;洪水淹没区;DEM【作者】金哲;肖旎旎【作者单位】长江水利委员会水文局汉江水文水资源勘测局，湖北襄阳 441022;长江水利委员会水文局下游水文水资源勘测局，江苏南京 210011【正文语种】中文【中图分类】TV877洪水是自然界较为贫乏的一种灾害，我国作为水资源丰富的国家，深受洪水灾害破坏。

GIS洪水淹没模拟及灾害评估中的应用导读：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。

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。

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）。

2.2 实验数据本研究采用的基本数据分为空间数据和水文数据以及其他辅助数据。

其中空间数据包括龙滩流域的DEM底图、modis遥感影象底图、省市县行政边界、城市分布图、站点分布图、河网、龙滩流域及其子流域分布图等。

文章编号:049420911(2003)0620046203中图分类号:P208 文献标识码:B基于Arc/Info 的洪水淹没面积的计算方法刘小生1,2,黄玉生2(1.中国矿业大学,江苏徐州221008;2.南方冶金学院,江西赣州341000)The C alculation of the Drow n Area B ased on Arc/InfoL IU Xiao 2sheng ,HUAN G Yu 2sheng摘要:以Arc/GIS 技术为基础,研究了无需编程就可完成对洪水淹没面积的提取及其计算方法。

关键词:Arc/Info ;洪水;淹没面积;计算方法 收稿日期:2003202212基金项目:江西省主要学科学术和技术带头人培养计划资助项目(200120900800)作者简介:刘小生(19632),男,江西新余人,教授,博士,主要从事工程测量与GIS 的教学和科研工作。

一、引　言对于洪水淹没面积的计算,目前国内使用的是种子蔓延算法。

它的核心思想是将给定的种子点作为一个对象,赋予特定的属性,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,且要求连通性的点的集合,该集合给出的连续平面就是所求的淹没范围。

这种种子蔓延算法就是编程实现求算淹没范围的基本思想,也是国内专家求算淹没区域的基本方法。

这种方法的不足之处在于必须编写程序,并且专家对于程序代码都采取保密的态度。

本文介绍的是利用Ar 2cMap 的自带功能,无需编程就可从低于一特定高程的区域中确定真正的淹没区,并可以直接计算出它的面积。

下面介绍这种方法。

二、TIN 的建立过程由矢量数据建立TIN ,首先要做的是对可能淹没的区域的地形图进行扫描数字化,采集具备高程值的大量3D 点,由河流和道路等采集隔断线(Breaklines ),有湖泊的边界线采集多边形(poly 2gon ),而后分两步建立TIN :①单击“3D Analyst ”的下拉菜单,找到“Create/Modify TIN ”项的“Create TIN From Features ”。