GIS洪水淹没模型建立

第5卷第2期广东轻工职业技术学院学报Vol .5　No .22006年6月JOURNAL OF G UANG DONG I N DUSTRY TECHN I CAL COLLEGEJun .　2006　收稿日期:2006-02-133基金项目:广东省科技厅基金项目(项目编号2002C32603)。

　作者简介:高雪山(1976-),男,工程师。

GI S 技术在　江滞洪区洪水淹没模型中的应用3高雪山1　黄晓红2(1.广东省北江防洪调度中心,广东广州510150;2.广东轻工职业技术学院机电工程系,广东广州510300)摘　要:文章从分析项目对GI S 技术的需求入手,详细介绍了GI S 技术在项目中的具体应用,采用图例说明了GI S 的应用效果,对利用新技术研究分析洪水在蓄(滞)洪区的运动具有一定的参考意义。

关键词:洪水淹没模型;GI S 技术;三维动态可视化中图分类号:TP 391.9 文献标识码:A 文章编号:167221950(2006)022*******1 江及　江滞洪区概况　江为北江一级支流,发源于广东省佛冈县东天蜡烛,全长82k m ,平均坡降0.174%,集水面积1386km 2,年平均降雨量1800mm ,多年平均径深1472mm ,年径流总量20.40亿m 3,由东北至西南至清新县江口镇附近　江口汇入北江。

　江滞洪区位于广东省北江飞来峡水利枢纽大坝下左岸11.1km 处,历来为北江的天然滞洪区,和北江大堤、飞来峡水利枢纽共同组成北江防洪体系,是广州市防御北江洪水的安全保障。

区内地势低洼,一般高程为12～15m 。

2 江滞洪区洪水淹没模型的研制目的随着国民经济的快速持续增长,北江下游区域对洪涝灾害的敏感度程度不断提高,对北江防洪体系和科学防洪调度也提出了更高的要求,对水利工程拦蓄洪水、泄洪及滞洪区分洪造成的淹没损失的准确评价,也愈加成为防洪减灾决策的重要依据。

　江滞洪区洪水淹没模型研制的主要目的在于综合利用水力学方法和GI S 技术,三维动态模拟洪水在滞洪区的演进过程,直观形象地表现洪水的变化趋势、淹没水深、淹没范围,从而为有关部门研究和分析北江分流洪水在　江滞洪区的运动规律、评估洪灾损失、评价滞洪区效益、完善北江区域防洪体系以及防汛部署决策提供高新技术支持。

暴风雨气候洪涝灾害预警模型建立随着气候变化的加剧，暴风雨所带来的洪涝灾害日益频繁，对人们的生命财产安全造成了威胁。

为了提前预警并减少洪涝灾害的影响，建立一套精准可靠的预警模型势在必行。

本文将探讨暴风雨气候洪涝灾害预警模型的建立方法及其应用。

一、数据收集和处理建立预警模型首先需要收集历史气象数据、地理信息数据以及洪涝灾害数据。

气象数据包括降水量、风速、气温等，地理信息数据涉及地形、土壤类型等，洪涝灾害数据包括历史洪水淹没范围、受灾程度等。

通过对这些数据的整理和处理，建立起完整的数据集，为模型的构建提供基础。

二、特征选择和提取在数据集的基础上，需要对各个特征进行选择和提取，以便在模型中能够有效地表示暴风雨洪涝灾害的影响因素。

常见的特征包括降雨量、降雨强度、地形起伏度、土壤含水量等。

通过统计分析、相关性分析等方法，选择出与洪涝灾害关系最为密切的特征，并提取出能够最大程度地反映洪涝灾害情况的特征值。

三、预处理和归一化数据预处理是模型建立的重要环节，通过对数据进行清洗、剔除异常值、填充缺失值等处理，确保数据的可靠性和一致性。

同时，对特征数据进行归一化操作，将不同特征的取值范围统一，以防止某些特征对模型影响过大，提高模型的稳定性和可靠性。

四、模型选择与建立对于暴风雨气候洪涝灾害预警来说，常用的模型包括回归模型、神经网络模型、决策树模型等。

回归模型可以通过建立与洪涝灾害相关指标之间的数学关系来预测灾害程度；神经网络模型能够通过网络的训练和学习，建立出模拟暴雨洪涝灾害的模型；决策树模型通过构建决策树的判定规则，预测洪涝灾害的概率。

根据实际应用的需求和数据集的特点，选择最适合的模型进行建立。

五、模型训练和验证在模型建立完成后，需要进行模型的训练和验证。

将数据集分为训练集和测试集，利用训练集对模型进行训练，通过调整模型的参数和优化算法，使模型能够最好地拟合训练集数据。

然后使用测试集进行模型的验证，评估模型的预测能力和准确性。

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。

GIS洪水淹没模拟及灾害评估中的应用地理信息系统（Geographic Information System，GIS）是一种基于计算机技术的地理空间数据处理工具，广泛应用于各领域，包括环境保护、城市规划、资源管理等。

在自然灾害管理中，GIS也扮演着至关重要的角色，特别是在洪灾方面。

本文将探讨GIS在洪水淹没模拟和灾害评估中的应用。

GIS在洪水淹没模拟中的应用数据采集与处理GIS可以整合各种地理空间数据，如地形、降水、河流网络等，以帮助模拟洪水淹没过程。

通过卫星影像、数字高程模型等数据，GIS能够精确获取地表信息，为洪水淹没模拟提供必要的数据基础。

模型构建与仿真基于采集的数据，GIS可以构建洪水淹没的数值模型，通过计算机仿真来模拟不同洪水事件下的淹没情况。

模型可以包括水流模拟、淹没深度、泥沙运移等方面，帮助预测洪灾风险和制定防灾措施。

结果可视化与分析GIS能够将洪水淹没模拟结果以图形化形式展现，如淹没区域、淹没深度等信息，为决策者和公众提供直观的参考。

通过空间分析功能，GIS还能够对淹没情况进行量化评估和比较，为灾害管理提供科学依据。

GIS在灾害评估中的应用资源调度与救援在灾害发生后，GIS可以实时监测灾情、统计受灾人口和物资需求等重要信息，协助决策者进行资源调度和救援指挥。

通过空间数据的动态更新和分析，GIS能够实现快速响应和有效救援。

风险评估与规划利用GIS技术，可以进行灾害风险评估，分析各类自然灾害如洪水、地震等可能造成的影响范围和损失情况。

基于评估结果，可以对灾害防治工作进行规划和建议，提高城市的应急响应能力。

空间决策支持GIS为灾害管理提供了空间决策支持系统，通过空间数据的整合和分析，帮助决策者优化资源配置、制定灾害应对方案，并及时评估实施效果。

GIS技术的运用能够提高灾害管理的科学性和效率。

综上所述，GIS在洪水淹没模拟和灾害评估中的应用极大地提升了自然灾害管理的能力和水平。

随着技术的不断发展，GIS在灾害领域的应用前景也将更加广阔，为减少灾害损失、保护人民生命财产安全发挥着重要作用。

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。

如何用ArcScene进行洪水淹没分析近几年来，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。

这里分享一下如何使用ArcScene进行洪水淹没分析，希望能够对大家有所帮助。

步骤第一步：下载高程DEM数据打开水经注万能地图下载器，切换地图到谷歌地球高程地图，下载待分析区域的高程DEM数据，并导出为UTM坐标系（图1）。

图1第二步：下载卫星影像切换地图到谷歌地球，通过导入范围的方式下载和高程同一范围内的卫星影像，同样是导出为UTM坐标系（图2）。

图2第三步：获取“洪水”数据在左侧的“矢量标注”工具栏内点击“导入”按钮，将之前生成的kml范围文件加载进来（图3），再选择导入的数据，点击右键，将其导出为UTM坐标系的shp文件（图4）。

图3图4 第四步：影像处理依次将下载的高程DEM数据和影像数据加载到ArcScene内，可以看到叠加的效果有重叠和遮挡（图5），这是因为没有指定卫星影像的高程。

在卫星图图层上点击右键，选择“属性”，点击“基本高度”选项卡，在“从表面获取的高程”一栏选择“在定义的表面上浮动”，默认选择的是加载进来的高程DEM 数据（图6），修改后的效果如图7。

图5图6图7 第五步：进行淹没分析将之前生成的shp文件加载进来，同样还是点击右键选择“属性”，在“基本高度”选项卡内，在“从表面获取的高程”处选择“没有从表面获取的高程值”，“图层偏移量”处“添加常量高程偏移”设置为1000（图8），表示洪水水位的海拔高度为1000（注：此处为海拔高度，不是洪水相对于地面的高度），设置好后可以看到整个地图被洪水的淹没状况（图9）。

图8图9结语到此就完成了通过ArcScene进行洪水淹没分析，实际运用的时候可以根据实际地形调整洪水的高度，从而得到结果。

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:1000-0585(2001)04-0407-09 收稿日期:2001-03-19;修订日期:2001-07-10 基金项目:中国科学院知识创新工程领域前沿项目(CXIOG -D00-05);S TA fellowship (100025)from JST ,Japan 资助. 作者简介:万洪涛(1969-),男,江西吉安人,博士,中科院遥感所博士后,主要从事地理信息系统与水文模型的集成、地理信息系统及遥感在流域管理中的应用等方面的研究工作。

GIS 技术支持下的洪水模型建模万洪涛1,2,周成虎2,万庆2,汪承义2(1.中国科学院遥感应用研究所,北京　100101;2.中国科学院北京地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室,北京　100101)摘要:在复杂区域建立洪水模型时,计算网格的手工生成方法容易出错甚至不可行,自动生成算法则可大大节省计算网格生成的工作量。

洪水模型中的计算网格与G IS 栅格数据及不规则三角网空间数据结构非常相似,因此,GIS 中成熟的网格自动生成算法可用于生成洪水模型计算网格。

文章详细讨论了GIS 支持下的洪水模型自动建立步骤,并以黄河下游花园口～夹河滩河段为例,利用地形图、土地利用图、水利工程设施分布、水文站点图等资料,通过自动生成网格及其空间拓扑关系,建立了洪水过程数值模拟模型,并详细解释了计算网格数据格式。

关　键　词:地理信息系统;洪水模型;计算网格;拓扑关系;模型建模中图分类号:P208;T V 122 文献标识码:A1　引　言进行二维洪水模拟计算时,必须建立一个能够描述计算域的几何形状、物理属性和边界条件的计算模型。

对于较简单的问题,输入的数据较少,所需要的数据手工处理即可。

但对于中到大尺度模拟计算问题,手工生成格网数据就变得容易出错甚至不可行。

而且在生成格网拓扑数据时,一旦无错误的模型生成,如果模型需要修改,如计算区域扩大或缩小,模型则须从新生成,这必然造成大量的重复劳动[1]。

基于GIS与SWMM耦合的城市暴雨洪水淹没分析摘要：针对暴雨导致的城市内涝问题，采用GIS与SWMM耦合的城市暴雨洪水淹没分析计算方法，对郑州市暴雨内涝淹没范围和淹水深度进行了模拟分析，对组成排水系统的排水管网、道路和河道水系等进行合理概化，构建了暴雨洪水淹没分析模型，对重现期分别为0.5、1、2、5、10 a设计暴雨情形下的管道节点溢流和积水深度进行了模拟。

结果表明：郑州市区总体排涝标准较低，排涝能力严重不足；该模型能直观表现受涝区淹没范围和淹水深度，在城市排水管网规划、雨洪管理和灾后损失评估等方面具有一定的应用价值。

关键词：GIS；SWMM模型；淹没分析；暴雨；城市内涝；郑州市近年来，随着气候变化和城市化的发展，由暴雨引起的城市内涝日趋频繁，造成的灾害损失越发严重［1］。

对城市雨洪过程进行模拟与预测是有效应对城市暴雨内涝灾害的重要技术手段，因此如何构建城市暴雨洪水淹没分析模型成为城市水文学研究的热点问题［2］。

城市区域不透水面积比例较大，产汇流历时较短，导致城市水文效应明显，主要表现在洪水总量增加，洪峰流量加大；另一方面，市政集／排水口众多且分散，管网结构复杂，实际过流能力各异。

因此，对城市暴雨洪水过程进行模拟时需要考虑城市下垫面空间变异性，并合理处理路网、管网、河网等主要径流通道之间的复杂水力联系［3］。

SWMM模型能较好地计算暴雨条件下研究区域经下渗、蒸发、地下径流、排水系统输出等方式的水循环后留存于地表的积水量，模型输出结果为各个管网点的溢出水量［4］，不能表达现实城市雨洪管理中溢出水量产生内涝的淹没范围和淹水深度问题［5-8］。

也就是说，单纯应用SWMM模型对城市暴雨洪水进行分析计算，不能反映积水点的积水时间和积水范围，使城市暴雨洪水预警预报结果不直观。

快速发展的地理信息系统（GIS）技术为繁杂的SWMM城市排水管网模型的构建提供了有力的支持［9-10］，也为模型结果的拓展应用提供了一种新的便捷、高效的技术手段，并且SWMM为开源软件，便于与GIS结合以实现二次开发［11-13］。

论 文 题 目基于GIS 的洪涝灾害研究学 院： 旅游与地理科学学院专 业： 地 理 信 息 系 统学 生 姓 名： ***学 号： 0 9 1 1 5 1 *年 级 班： 09级5班指 导 教 师： **2013年04月27日论文分类号：p208 密 级：无摘要洪涝灾害已经成为了山区一种常见的综合性灾害，这种灾害给南川区南平镇带来了严重的破坏和巨大的经济损失。

为了有效抵御洪涝灾害,减少洪涝灾害带来影响和破坏，文章利用GIS技术构建南平镇洪涝灾害分析方法。

对于这种方法计算淹没区，准确性受地形图、等高距大小、数字化采集精度、数字地面模型、高程精度以及格网间隔大小、像素探测分辨率等因素的影响。

等高距越小，数字化跟踪误差越小，数字地面模型内插越密，格网跨度越短，探测分辨率越高，淹没区计算精度也就越好。

关键词：洪涝灾害；决策；缓冲区；叠加AbstractFlood disaster has become a common comprehensive disaster. This disaster takes a serious damage and huge economic losses to the nanping town . In order to effectively resist flood disaster and alleviate the destruction and influence by flood disaster, the article to construct the Flooding disaster analysis method of Nanping town by using GIS technology. The accuracy of flood area is mostly dependent on the contour interval of map accuracy of digitizing map accuracy of DEM, interval of GRID and detecting resolution of pixels for this kind of method to calculate the submerged area．The smaller contour interval，the fewer errors of digitizing ,the denser interpolating of DEM ,the shorter span and the higher detecting resolution will make the higher accuracy the better submerged area calculation accuracy．Key words: Flood disaster; Decision-making; Buffer; Interstect基于GIS的洪涝灾害研究1 前言洪涝灾害是由于暴雨洪水形成的一种比较具有突发性和常见性的自然灾害类型，对国民经济建设和农业生产危害极大。