GIS在沙颍河流域防汛中的开发与应用

□徐楠楠 □郭贯斌(河南省沙颍河工程管理局)

GIS在沙颍河流域防汛中的开发与应用

□徐楠楠 □郭贯斌(河南省沙颍河工程管理局)

防汛辅助决策系统的建设是一项内容复杂、涉及面广、难度很大的工作，但却关系到社会的稳定和人们生命财产安全，地理信息系统（G IS）及相关技术因其强大的信息综合能力和地理空间特性在上述领域已经得到了重视。经过多年的探索和努力，我们在G IS信息的收集、建库与应用开发等方面进行了有益的尝试，并已基本建成沙颍河流域防汛地理信息系统的框架，取得了理想的成果。本文将介绍沙颍河流域防汛G IS信息系统的结构、特点和功能。

防汛；辅助决策；地理信息系统

一、前言

沙颍河是淮河的最大支流，属跨省河道，流域地处我国西部山区到平原过渡地带和南北气候过渡地带，气象变化受季风影响，每年6～9月，由于东南暖湿气团内移，加之西部地形影响，极易形成暴雨。特殊的地理位置和地形，造成上游有多处淮河流域著名的暴雨中心。流域内降雨量一般集中在汛期，占年降雨量的60%以上，本流域主要是雨洪径流，在多雨年份，汛期雨量集中，洪水暴涨暴落，极易造成灾害。沙颍河包括干流在内，流向都是自西向东，上游支流众多，源短流急，每遇山洪暴发，洪水滚滚而下，受洪水淹没的范围很广。尤其是沙河南堤一旦出险，将直接威胁到豫皖两省800万人口，66.7万hm2耕地的安全，其社会、经济、环境等损失不可估量。由于沙颍河流域位于河南省腹地，暴雨洪水频繁，素有“一黄二沙”之称，因此历年都是河南省的防汛重点。

伴随着现代计算机技术的飞速发展，地理信息（GIS）系统在各个领域中得到推广和应用，把人们从人工处理繁琐复杂的各种信息中摆脱了出来。众所周知，防汛决策涉及地理环境、社会经济与工程技术等多个方面，信息量大，突发情况多，决策过程非常的短暂，因此对信息的处理能力和反应速度要求很高。GIS地理信息技术在决策支持方面的作用已经得到了社会的普遍认可，怎样在现有信息资源基础上，充分利用地理信息技术，建立防汛GIS信息系统，提高防汛决策指挥过程的及时性、科学性，避免决策失误等，已成为当前流域防汛工作的重要内容。

目前，把GIS系统运用到防汛工作中已成为我国水利行业的发展趋势。作为河南省防汛重点的沙颍河流域，为摆脱防汛手段相对比较落后的局面，我们结合GIS系统在水利行业的发展趋势，根据流域防汛工作的需要，研制开发了河南省沙颍河防汛流域地理信息系统技术软件，并在防汛实践中得以初步应用，在此把该系统进行简要介绍，与从事防洪工作的同行进行商榷。

二、总体结构

沙颍河流域防汛地理信息系统属于服务于流域防汛指挥的决策支持系统，它是本流域防汛管理信息系统的重要组成部分。系统涵盖防汛指挥决策过程中工程基础信息、实时信息、相关知识信息、暴雨分布与统计、洪水预报、分洪口门设置和分洪淹没区信息等诸多方面。系统拟建成分布式空间型综合防汛地理信息系统，为沙颍河流域防汛决策人员提供功能完善的信息查询服务。系统以C/S模式为主体，B/S模式为辅助，GIS技术为支撑，结合图形图像和多媒体数据，以水文、气象、地理信息为依据，空间数据和属性数据为基础，集数据采集、管理、分析、表达为一体，利用数据库管理技术和高级编程语言，以防汛辅助决策为主要目的，实现图、文、表一体化。

（一）逻辑结构

根据对防汛指挥决策支持系统的研究，本系统由数据库和数据管理系统、模型和模型库管理系统以及系统功能界面组成。防汛GIS系统的数据库包括空间数据库、属性数据库及影像数据库。其中空间数据库又包括地形数据库、水系数据库、水利工程分布等；属性数据库又包括社经数据库、雨情数据库、水情数据库、工情数据库、灾情数据库等。属性数据库按时间又可以分为历史数据、现时数据和预测数据。例如水情数据，就有历史水情数据、实时动态数据和预测水情数据。影像数据库包括气象卫星数据、险工数据图像等。

对于属性数据库，毫无疑问可以用关系型数据库管理系统（RDBMS）来管理。关系型数据库发展到现在已日趋成熟，防汛GIS系统对RDBMS的应用也很成功。

空间数据库的管理可以采用地理信息系统技术。地理信息系统不仅可以存取和管理空间数据，而且大多数地理信息系统软件还提供了与关系型数据库管理信息系统的接口，从而可以做到空间数据与属性数据的双向查询与分析。值得一提的是，GIS发展的最新趋势是将空间数据也用DBMS来存取和管理，如Arc/InfO8.0、MapInfO6.0、SuperMap等GIS软件都可以将空间数据存储在大型数据库管理系统中，如Oracle、SQIServer等，该项技术为属性数据库与空间数据库的紧密集成提供了更多方便。

沙颍河流域地理信息系统逻辑上由GIS空间数据库、综合数据库和GIS应用系统等部分组成。GIS空间数据库为系统提供空间定位基础及相关信息，内容覆盖基础地形数据、防汛工程技术数据、实时雨情数据和历史灾情数据等。综合数据库为防汛决策提供相关的综合信息，内容涵盖防汛知识、防汛法规等。GIS应用系统则面向用户，为防汛工作提供信息查询和辅助决策功能。

图1 系统逻辑结构图

（二）软件配置

沙颍河流域地理信息系统（GIS）软件平台是采用美国MapInfo公司的产品，包括MaplnfoProfessional、MapX等；数据库系统建立在Sybasell.0、SQLServer2000之上，系统开发工具采用Microsoftc#、GO1dSoftSufer，运行在 Microsoft．NetFramewozrk1.1及以上系统架构上。

图2 软件配置结构示意图

（三）体系结构

沙颍河流域地理信息系统采用分布式结构，按网络组成可以分为3大部分：

防汛信息中心局域网部分由模型服务器、GIS图库服务、数据库服务器和Intranet服务器、GIS客户机等组成。

广域网部分通过Internet连接省水情服务中心实现实时数据及时传递，实现数据的实时获取与动态更新。

图3 系统网络组成示意图

三、系统特点

（一）信息覆盖面广，内容精细

系统收集的信息覆盖了防汛工作的多个环节，包括基础地理信息、工程技术信息、水情信息、社会经济信息等，推动了防汛工作的信息化和数字化进程。多种精度的地形图数据，为系统提供了详实而丰富的信息。

（二）以GIS为集成平台

系统统一在MapInfoProfessional GIS平台上，以地理空间信息为基础，融合了大型数据库技术，将雨情系统、暴雨、地理信息系统有机地结合起来，使系统具有实时监测等辅助决策的功能。

（三）实时性强

系统实现与连接省水情服务中心自动雨情水情测报系统的连接，及时获取雨情实时数据，并利用实时数据进行暴雨积水模型计算，反应及时迅速，为防汛抢险争取了宝贵时间，使灾害损失降低到最低限度。

（四）先进与开放性

本系统采用世界GIS技术与市场的领导者美国MapInfo公司著名的GIS软件MapInfo作为应用支撑平台，保证了系统在技术方面的先进性；同时系统采用了开放的开发环境（ODE），使核心GIS技术可以应用于非专用的编程环境中，极大地提高了系统的开放性。

四、系统功能

基于MapInfoProfessiona1地图化技术的mapX，以ActiveX控件的方式提供了真正的对象联接与嵌入式的地理信息系统应用开发方案。MapX方便快捷、功能强大，利用它能够快速地在各种应用中嵌入地图化功能，增强空间分析的能力。该系统将引进先进的地理信息系统（GIS）技术，通过地图+信息的方式，全面、直观、准确地反映了各种信息的分布、现状及技术特征。同时，系统还将提供多种查询、统计、定位功能。系统中有机融合空间数据和属性数据，按菜单方式、对象名称、对象类型、直接点击地图对象等多种方式查询空间对象及属性信息。浏览的对象包括文字、图表、图像、图形、视频等,以图文并茂的信息可视化方式显示各种防汛信息,并提供针对各种水利工程的信息查询和显示功能，包括地图查询、堤垸水库、物资储备、洪涝灾害、抢险技术、险工险段等综合工情信息。系统建成后，将为全面、迅速、及时、准确地掌握全流域主要江河、大中型水库、大型水闸、行洪滞区、重点堤防、重点地区、暴雨中心的水雨状况提供方便；为流域洪水预报、灾情评估提供及时的基础资料；为防洪调度决策和指挥抢险救灾提供有力的技术支持和科学依据；为实现工程自动化管理提供信息基础。

五、展望

沙颍河流域地理信息系统GIS系统的开发和应用，为我们展示了防汛领域使用GIS技术美好前景。我们深信，随着数据的不断充实和功能进一步完善，该系统将在沙颍河指挥决策中担当重要的角色，使防汛管理水平达到一个新的高度。

2010-07-05