基于WebGIS的洪涝灾害应急救援管理信息系统研究

　　摘要：文章针对安徽省洪涝灾害现状、灾害特点和致灾因素以及洪涝灾害应急救援管理信息系统对WebGIS技术的进行了需求分析；重点研究了基于WebGIS的信息系统的体系结构和主要功能模块，并探讨了系统实现的技术路线；以期能建立基于WebGIS强大的空间分析能力上的信息共享平台，为洪涝灾害应急救援管理提供科学、准确、可视化的信息技术支持。
　　关键词：洪涝灾害；应急救援；信息系统；WebGIS
　　
　　一、安徽省洪涝灾害现状
　　从安徽省民政厅获悉，2010年7月8日以来，安徽省强降雨导致严重洪涝灾害发生，截至14日，全省已有12个市65个县594.33万人受灾，因灾死亡4人，农作物受灾面积446.8千公顷，倒塌房屋1.04万间，直接经济损失达27.01亿元。现阶段安徽省的洪涝灾害已进入险情多发期，且具有滞后性，即使降雨停止或间歇，发生洪涝灾害的可能性仍然很大。
　　（一）安徽省洪涝灾害的特点
　　雨量充沛，季节性强；频发性强，受灾范围广；重灾集中，破坏性强；滞后性强，致灾因素趋于多元化。
　　（二）致灾因素分析
　　1、自然因素。造成安徽省洪涝灾害的自然因素主要是安徽省特有的气候、地形、河流。由于地理位置特殊、水系错综复杂和气候条件异常等特点，历史上安徽就是一个洪涝灾害频繁的省份。
　　2、主观因素。环境污染带来的气候变化；防洪抗涝工程体系不完备，管理不到位；农业生产结构不合理等。
　　（三）洪涝灾害应急救援管理信息系统对WebGIS的需求
　　洪涝灾害是过程性灾害，相对于其他突发性自然灾害，洪涝灾害的灾害预测预警时间较宽裕，因此，应当重视灾前的预报与预测、信息的采集分析等前期工作。通过有效的手段可以大大提高灾害后果的可控性。据此，洪涝灾害应急救援对信息系统必然存在非常高的依赖性，缺少了信息系统的支持，会导致救援工作的盲目性扩大，甚至无从应对，增加了应灾的难度。而做好洪涝灾害的灾前预测与预警工作，信息的调查、网上实时更新、监测预测和管理就显得尤为重，WebGIS在洪涝灾害应急信息管理中的应用符合了这一发展需求。WebGlS是利用web技术来扩展和完善地理信息系统的一项新技术。本文研究的信息系统主要采用WebGlS，在洪涝灾害发生之前，利用卫星、雷达和电子计算机，把遥测收到的水文气象数据，通过无线电通信系统传输，进行综合处理，准确做出洪峰水位、流量、流、到达时间等洪水特征值的预报，密切配合防洪程的运用，进行洪水调度，及时对洪泛区发出警报，及时做好人员、财物疏散与撤离工作。确实有效地防治洪涝灾害，把人民的财产损失降到最低点；在灾害发生时，依托于WebGlS的信息共享平台可以将灾害现场的实况实时发布，对救援情况持续监控，为决策者提供应急预案和指挥决策辅助，切实加强灾害应急救援的效率和可靠性。
　　二、系统建设目标与特点
　　（一）系统建设目标
　　WebGIS是Internet技术应用于GIS开发的产物，用户通过互联网从Internet的任意结点，都可以浏览WebGIS站点的空间数据、制作专题图、空间信息检索和空间分析等。本系统运用WEBGIS和数据库技术相结合，建立洪涝灾害应急救援基础资料库，可为用户提供信息查询、编辑、发布和反馈等功能，同时具有洪涝灾害救援预警与检测、救援预案管理、救援资源储存分布、重点防范区域划分、救援路线的电子地图标绘、救援现场远程监控及视频会议等功能。搭建科学、规范、高效的应急救援预案管理与信息共享平台，从而为洪涝灾害的应急救援决策提供迅捷有力的支持。
　　（二）系统特点
　　当前，WebGIS已经成为实现资源共享、跨平台管理和空间分析的重要信息工具。本文所研究的基于WebGlS的安徽省洪涝灾害应急救援管理信息系统主要有以下特点：操作简易快捷，能以简单直观的图形、文字和视频等多媒体方式输出；实时动态监控，能够进行准确快速的信息反馈；预测与预警快速可靠，具有综合分析和动态预测的能力；方便无缝式的可扩展性，不断优化系统性能；仿真模拟灾害发生现场，不断完善应急预案；信息共享的跨平台性，为联动救援提供信息保障。
　　三、系统体系结构及主要功能模块
　　依据系统实现的功能将系统划分为五个子系统：中心数据管理子系统；信息采集与分析子系统；灾害监测预警子系统；应急救援辅助决策子系统；视频监控与反馈子系统。系统体系结构与主要功能模块如图1所示。
　　（一）中心数据管理子系统
　　中心数据库管理子系统主要对基础数据和应急数据进行存储，方便系统随时灵活调用。主要包括基础信息数据库、空间地理信息数据库、应急资源数据库、法规知识数据库、历史灾害案例库、救援预案数据库。其中，基础信息数据库主要记录了日常统计数据和重点危险区域的人口、房屋及种植良田面积情况；空间地理信息数据库主要是利用卫星、雷达和电子计算机，把遥测收到的水文气象数据，通过无线电通信系统传输，对收集的全省的地理和气象的概况数据进行汇总；应急资源数据库提供了系统服务区域现有的应急资源类型、数目、存放地点、救援队伍和救援装备等基本情况，在应急救援过程中可实时更新资源的调配情况，通过提供应急资源空间分布电子地图来实现对应急资源的使用、效果、需求信息等进行监控，从而实现对有限应急资源的合理调配利用；法规知识数据库以文档、图片、视频等多媒体数据存储了洪涝灾害应急救援的相关法规和救援知识，为应急救援行动的开展提供法律保障和科学指导；历史灾害案例数据库对历史洪涝灾害救援案例进行归纳、整理、分类和研究入库，评估救援效果，总结成功或失败经验。为备战应急救援提供真实可靠的参考信息；救援预案数据库汇总了相关专家的决策信息、救援案例类型、等级以及案例演练效果图等信息为应急救援提供快速可靠的决策辅助。
　　（二）信息采集与分析子系统
　　灾害相关信息的及时准确采集是应急救援的有效保障，系统通过收集气象信息、地理信息和灾害现场实时信息并对收集来的这些信息分析筛选出有利于开展应急救援动态数据，利用评估分析数学模型在电子地图上动态的模拟分析出灾害可能导致的危害影响范围，对灾后可能造成的道路损坏情况和受灾区域进行预测，明确灾时的疏散范围和预转移的群众数。这一系统主要包括信息采集、数据交换、数据维护、信息发布、风险评估、统计报表等几个功能模块。这一系统大大增加了救灾工作的透明度和信息的共享程度，方便直观地让领导、决策者和公众掌握救援的动态信息，从而做出准确快速的判断，提高救灾工作效率。
　　（三）灾害监测预警子系统
　　洪涝灾害监测预报系统主要通过监测气候和自然条件，对易发生灾害的地区进行划分和评估。通过监控安徽省自然状况的变化情况，收集气象部门提供的准确气象信息对可能发生灾害的地区预测，发出预警信号，提醒易灾地区做好应急准备，做好人员撤离，应急物资储备等相关工作，尽量做到未雨绸缪，实现对洪涝灾害的早期预警、趋势预测和综合分析。预测灾害发生后的受灾区域范围、持续时间和危害程度，减少灾害的衍生、次生影响，最大限度地保障易灾和受灾地区人员的生命安全和生活保障，减少不必要的损失。
　　（四）应急救援辅助决策子系统
　　如何为应急救援提供科学、安全、及时、有效的决策，控制洪涝灾害发生后的影响范围和灾害危害程度，将灾害造成的人员伤亡和财产损失降到最低，是洪涝灾害应急救援工作的首要任务。及时、准确地掌握洪涝灾害发生的区域、破坏情况、可能的影响范围能够为灾害的救援工作提供科学的决策，这必然要求建立一个能提供实时动态信息的救援辅助决策系统。洪涝灾害应急救援辅助决策系统可以通过综合中心数据库、信息采集分析系统和灾害监测预警系统的相关信息进行分析，确定洪涝灾害的救援力量调度决策方案和人员转移决策方案；为决策者提供应急资源筹集、人员撤离路径搜索、就近避难点显示、擅长专家决策检索以及最优应急救援预案选择等操作；将灾害发展情况和应急处置状况传递给相关人员，实现协调指挥、有效监督，提高应急效率。
　　
　　（五）视频监控与反馈子系统
　　在洪涝灾害应急救援管理信息系统中，视频监控与反馈子系统能在灾害发生后为了解现场情况、制定救援策略、调整临场方案、召开视频会议、观测救援效果、灾情信息互动反馈等一系列重要环节提供更直观、实时、动态、清晰地辅助。现场人员通过视频监控与反馈系统获得通过卫星发送的现场视频信息，及时查看实时视频信息。同时，能实现灾前对重点易灾区域的持续监控，随时能为已授权的决策者提供图像接入、大屏幕展示、远程数字和现场模拟等演示功能。通过与其他子系统协同工作，能够为应急救援带来更高的效率，更好地与其他部门形成联动合力，降低救援风险。
　　四、系统实现的技术路线
　　本文研究的系统实现的技术支持主要依托WebGIS平台和SQL sever 200。WebGIS平台采用MapXtreme for Java V4.71，运行环境为Tomcat 5.5。利用MapXtreme Java提供的Web控件，例如，地图漫游、地图放大、地图缩小、地图测距等基本地图工具，通过直接引用标签，可以较容易将GIS功能嵌入Web应用程序，如此，已授权的操作者在任何时间任何地点任意客户端上便可以通过Web来对电子地图进行可视、直观地咨询、修改等操作。同时通过使用SQL sever 2000可以建立灾害中心各数据库，实现对基础数据库数据表的查询、编辑、输出、修改等管理，共同为灾害的应急救援管理和响应提供了一个高度信息化和智能化的技术操作平台。
　　五、总结
　　基于WebGIS的安徽省洪涝灾害应急救援管理信息系统，将空间数据和属性数据完美结合，借助网上电子地图平台将灾害地理信息管理转移到网络平台。为应急救援指挥的管理提供了受灾地点的地理空间信息和应急现场实时动态信息。在网上电子地图上进行查询、定位、信息交换，并且以文档、图片、视频等多媒体形式输出，实现了灾害应急救援的可视化、交互式和动态显示等功能。为应急救援决策提供数据依据、远程救助支持、科学预案管理等相关决策辅助，对洪涝灾害的应急救援工作起着积极的作用，具有一定的现实参考价值。
　　参考文献：
　　1、郑文川.沿海地区洪涝灾害威胁与解决途径[J].理