基于GIS的洪涝灾害研究

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。

尤其在山区，已经成为了一种常见的综合行灾害。

为了避免或减少洪涝灾害给人民生活带来灾难和破坏，文章以南平镇为参考通过GIS技术的洪涝灾害分析方法对南平镇进行洪涝灾害研究。

对于这种方法计算淹没区，准确性受地形图、等高距、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，格网跨度越小，数字地面模型内插越集中，探测分辨率越高，淹没区计算精度也就越好。

2研究区概况南平镇位于南川区，东邻南城街道办事处，南靠金山镇，西接万盛区，北连石莲乡,兴隆镇东与南城街道相连，南与金山镇毗邻，西与石莲乡、万盛区丛林镇连界，北与神童镇、兴隆镇接壤，南平镇三面环山，西南高东北低，略成长方形，辖区介于28°10′N 一29°25′N，106°56′E 一107°05 ′E之间，幅员面积达到129.92km2。

2.1自然地理背景从地势上来看，南平镇三面环山，位于山地环绕的鞍部内，南高北低，并沿河谷逐级降低，地势相对平坦（图1），由于盆地地势，故多条河流在这里汇集，发生洪灾主要由于暴雨形成。

北边缘山地大暴雨区等3个大暴雨区内，南平镇位于暴雨区东南部，前二者是造成其过境洪水的主要原因，而后者则是本地暴雨洪水的主要来源。

由于受亚热带季风气候的影响，南平镇的暴雨主要集中在6—9月。

图 1 南平镇地形图Fig. 1 The Topographic map of NanPing Town2.2社会经济背景全镇幅员面积129.92km2，农用地面积5万亩，林地覆盖率约34%，河流2条、各类水库或鱼塘2座。

镇政府所在地距城区16公里，辖11个村156个农业社，1个居委会3个居民小组，全镇大约37000人。

城镇矿产资源丰富，煤炭储备量在500万吨以上，萤石矿、石英砂分布广泛，紧邻金佛山、万盛黑山谷、万盛石林等风景名胜区。

3数据库的建立3.1 基础图件把南平镇行政区划图、土地利用类型图、DEM影像图件作为基础底图，南川区降水分布图、水系分布图等作为参考图件．3.2 图形数据库和属性数据库的建立3.2.1 GIS软件的选取目前GIS软件品种较多，如国外的ArcGIS、MapInfo等，国内的MapGIS、Geostar以及一些科研院所自行开发的GIS应用软件，根据该研究课题的需要以及自己对各种软件的熟练程度来选取。

本文选择目前普遍使用的ArcGIS来建立数据库以及各种图件的编辑。

ArcGIS是一种非常适合于PC上的桌面地理信息系统，具有以下一些特点：(1)提供数据、思维可视化的决策支持模式；(2)支持C／S体系结构和无缝图层；(3)有很强的RDMB关系数据库管理功能； (4)读／写ODBC数据库，建立属性数据与图形数据的关联；(5)提供强大的空间数据采集，数据编辑，数据存储管理与图形输出功能。

3.2.2 矢量数据的采集矢量数据采集就是地图矢量化。

所谓地图矢量化，就是把栅格数据转换成矢量数据的处理过程。

当纸地图通过计算机图形、图像系统定量的光-电转换为点阵数字图像,图像处理和曲线的矢量量化,或直接在手动跟踪数字一代对地理信息系统、显示、修改、标签、漫游、计算机、管理、和印刷的矢量地图数据文件,本文地图和相应的计算机数据文件被称为矢量电子地图。

对于一个GIS系统建设,有四个主要来源的空间数据的来源,数据转换/ GPS遥感数据和数字测量、纸质地图的矢量量化。

洪涝灾害的研究分析首先要建立在矢量数据基础之上，这就要求我们要获得洪水淹没区的矢量数据，土地利用类型矢量数据以及村界行政边界矢量数据。

首先矢量数据的采集之前，要添已知的投影信息给图片，以便于在ArcMap之中生成的矢量数据与原来的DEM数据具有相同的投影信息。

3.2.3 属性数据库的建立属性数据库由描述空间实体的特点的二维数据表组成, 除了通过数据库表，如Excel、ASCII等外部数据库，还可以直接在ArcGIS内部建立内置数据库，本文拟采用该方法建立数据库，直接在每个图层建立与图形和分析相关联的属性数据库，从而实现地理空间数据库的一体化,因此在矢量化村行政边界以后要在属性表中添加名称以及面积两个属性字段。

3.2.4 图形数据库的建立图形数据库也就是空间数据库一个重要组成部分，是用来表达和描述空间实体的数据。

地理空间数据是一个操作对象和管理内容的地理信息系统，主要描述了位置和几何特征的空间实体等。

图形数据库的建立主要包括底图的数字化处理、矢量数据的编辑与处理,以及矢量化以后的拓扑查错。

在洪涝灾害的分析过程中我们矢量化村界，以及土地利用类型都是图形数据库建立的组成部分。

4 研究方法南平镇凤咀江洪涝灾害分析是一个区域性的灾前风险等级预测和灾后评估方案，是对区域各个单元各个灾害事件的危险程度等级以及造成的损失评估的方法。

4.1研究区数据矢量化选择南平镇凤咀江洪涝灾害分析所需要的基础图件，DEM数据与行政边界划分图，土地利用类型图，建立相应的矢量数据库，生成矢量河网，矢量村行政边界划分图，矢量土地类型利用图。

在地理信息系统的支持下，利用其空间叠加分析、图斑合并以及属性数据库操作函数，并评估洪水灾害风险，确定区域划分单元，按同等级分割或合并受灾区域。

4.2空间分析ArcGIS具有很强大的空间分析功能，可以对矢量数据进行缓冲区分析、叠置分析和网络分析等,对栅格数据进行距离制图、密度制图和表面生成与分析等。

同时，它可以整合各种资源，各种各样的尺度，以及各类别的数据，构建空间数据库，轻松存储或提取所需信息进行评估。

利用矢量数据的缓冲区分析的整个研究区域根据距离河水距离划分为研究区，利用叠加分析空间数据如降雨、地形地貌、植被、社会经济等综合处理属性数据。

此外，通过ArcGIS对研究区利用映射函数函数风险分区。

5 技术流程在GIS软件支持下，建立相关数据库，然后根据洪涝灾害形成的虚拟数据建立分析区域。

在分析各个村庄洪涝灾害受灾区域同时，确定洪涝灾害对各类土地利用类型造成的损失面积。

最后结合孕灾背景和危险性评价，利用ArcGIS软件进行图层叠加、分割、萃取、合并等数据操作，并划分风险等级，进行风险区划分，完成分析，输出相关数据（图2）。

图2技术流程图Fig.2 The Technology process map 5.1利用提供的DEM 数据提取河网（1）洼地填充，生成无洼DEM地形表面模型DEM 数据的相对平稳，但由于DEM 误差或是一些实际地形使得DEM 表面有些空洞的面积。

这些地方的存在往往会使得计算水体流动方向时出现不合理或者是错误。

因此需要对原始DEM 数据（图3）进行洼地填补，使之成为无洼地DEM 之后才能进行水体流动方向的计算。

图3 南平镇DEM图Fig.3 The DEM map of NanPing town①水流方向的提取洼地填充基本过程是首先使用水流方向数据计算出DEM数据在沉降区洼地区域，计算深度值，然后根据深度设置阈值来萧条填补。

对于每个格网，水体流动方向指的是水体流动远离网格点。

在ArcGIS，基于中心栅格外的八个邻域栅格编码、水流方向中心网格可以通过其中一个值来确定。

水流的流向是通过计算中心格网与邻域格网的最大距离权落差来确定。

计算方法是：展开Spatial Analysis Tools工具箱，打开Hydrology 之下的Flow Direction，打开水流计算对话框分别输入南平镇DEM数据，以及将输出文件名为direction完成水流方向的计算。