山洪灾害调查与评价数据处理探析

朱菲

（辽宁省水利水电科学研究院，辽宁沈阳 110003）

全国山洪灾害调查项目覆盖2 058个县的山洪灾害防治区，以小流域为单元，开展山洪灾害基本情况、小流域基本特征、水文、社会经济等情况的调查，综合分析沿河村落、集镇和城镇的现状防洪能力，以自然村为单元划分危险区，科学确定预警指标和阈值[1]。项目主要依托于两个应用软件平台，一个是山洪灾害调查评价现场采集终端，一个是山洪灾害调查评价数据审核汇集系统[2]。前者是山洪数据填报、标绘软件，后者为数据审核、上报软件，为及时准确预警和灾害防御提供基础支撑。

1 调查表数据填写注意事项

山洪灾害调查评价现场采集终端（以下简称“采集终端”）是国家统一部署的应用软件，是山洪灾害属性数据、多媒体数据和图形数据存储和查询平台。山洪灾害调查评价主要分内业、外业调查及断面管理三类共计30张表。其中内业表15张，外业表12张，断面表3张（如表1所示）。需要注意以下几点：

1）行政区区划情况表中，同一个行政村内的所有自然村的总人口相加等于此行政村的总人口，同一个乡镇下的行政村总人口相加等于此乡镇的总人口，所有乡镇的总人口相加等于整个县区的总人口。总户数、土地面积、耕地面积同理。

2）行政区区划情况表中，总户数应小于总人口数，同一行政级别总人口数除以总户数，即每户平均人数应该在合理范围内。

3）行政区区划情况表中，土地面积应大于耕地面积，土地面积单位为平方公里，耕地面积单位为亩。在出现不合理数据时，极有可能是填报人员把单位弄错。

4）行政区区划情况表中，防治情况分为非防治区、防治区、重点防治区三类，除自然村行政区划级别的按要求选择三者之一外，其他行政区划级别的均为非防治区。即使行政村以下的所有自然村都是防治区或者重点防治区，这个行政村的防治情况也应该选择非防治区，否则会错误地增加统计表中防治区或重点防治区的数量[4]。

5）外业表包括两部分数据：一部分是内业表已经填报的数据；另一部分是需要外业再次调查后填报的数据。外业表的填报需从采集终端导出excel表，填报完成后再导入采集终端。在这个过程中，如果修改部分内业已经填报的数据，会使内业表和外业表相同字段下数据不一致，导致采集终端内、外业表出现数据错乱，也会影响汇总表的数据统计。

6）采集终端多媒体数据即表1中需要照相的图片数据，尺寸要求为800×600像素。一个县区照片数量往往超过万张，且由于多组人员同时作业，相机参数设置不尽相同，导致照片规格也会不同。可以在导入采集终端前期或后期，利用JPEG Resizer软件将所有照片批量修改成800×600像素尺寸。

7）在图形数据标绘时，危险区应在居民地轮廓范围内。

8）安置点位置应不在危险区内。

9）转移路线不能自相交。

2 安置点及转移路线批量编码的方法

安置点与转移路线编码相对应的传统做法是在采集终端中，将转移路线的编码复制粘贴到其所指向的安置点下“转移路线编码”数据框中。但由于安置点的数目较多，所以单一形式的复制粘贴操作较为繁琐，也容易漏填。地理信息系统（GIS）是专用于地理空间信息处理和管理的计算机技术系统，可系统高效地实现山洪灾害调查评价工作[5]。利用ArcGIS软件，以采集终端根目录下的安置点和转移路线SHP文件为数据源，以安置点为圆心，以一定长度为半径建立缓冲区，连接安置点和转移路线，并将转移路线编码字段赋值给对应的安置点，能够实现安置点与转移路线编码字段批量赋值。具体操作步骤如下：

1）在采集终端找到相应的PLACEMENT(安置点)和TRANSFER（转移路线）两个SHP文件，并加载到ArcMap软件中。在安置点的属性表中，字段PID和ZPID分别表示安置点的编码和与安置点连接的转移路线编码。在转移路线的属性表中，字段PID表示转移路线编码。利用“分析工具-邻域分析-缓冲区”建立安置点缓冲区，目的是将安置点与其对应的转移路线间接连接上，解决人工标绘的过程中，两者未必完全连接的问题[6]。距离现行单位可以根据安置点与转移路线标绘精度来设置，这里定为50 m。

2）利用“分析工具-叠加分析-空间链接”将转移路线链接到安置点缓冲区上，输出要素命名为“安置点50m_spatialuoin”，连接操作默认为“join_one_to_one”。

3）右键点击PLACEMENT(安置点)选择“连接和关联-连接”，选择该图层中连接将基于的字段名称为PID，选择要连接到此图层的表为“安置点50m_spatialuoin”，验证连接。

表1 山洪灾害调查评价表

4）打开PLACEMENT(安置点)属性表，右键点击ZPID字段选择字段计算器。使用“VB脚本”操作，计算规则为“PLACEMENT.ZPID=安置点50m_SPATIALJOIN.ZPID”。至此，安置点属性中转移路线编码的字段将被赋予与以安置点为圆心，半径为50 m缓冲区相交的转移路线的编码，实现了安置点批量加入转移路线编码的操作，准确高效。

3 检查纠错

在采集终端标绘过程中，很多空间数据由于人为原因造成逻辑上的错误，比如危险区不在居民地轮廓内、危险区与其他危险区相交、转移路线自相交等，这些问题是审核软件无法审核出来的，依赖于传统人工审核的方式，只能在采集终端地图中将检查对象放大，沿着转移路线、危险区、居民地轮廓边缘逐一细致排查，消耗大量的人力，效率较低。然而，利用ArcGIS软件对相关数据要素以一定规则进行拓扑，可以有效地解决这一问题。

在拓扑之前，需要将采集终端安装目录下TRANSFER（转移路线）、DANAD（危险区）、FZ⁃CLK（居民地轮廓）的SHP文件加载到ArcMap软件中，并在对应目录下建立文件地理数据库、要素数据集，再导入TRANSFER（转移路线）、DANAD（危险区）、FZCLK（居民地轮廓）的SHP文件，在数据集里进行数据拓扑。

3.1 危险区出错拓扑方法

在要素数据集下新建拓扑，要素类选择DAN⁃AD（危险区）和FZCLK（居民地轮廓），并添加两项规则，包括DANAD不能重叠和DANAD必须被FZCLK要素覆盖。通过验证，将生成的拓扑拖拽到图层中，红色区域为危险区相交以及危险区不在居民地轮廓的数据类型，黄色区域为居民地轮廓，绿色区域为危险区。通过编辑工具选择，可以看到一共有四块危险区，其PIN(危险区编码)分别为2110050010030002C00S、2110050010030002C00p、2110050010030002C00q、 2110050010030002C00r。红色区域从左至右，第一、三、五区域为危险区相交的错误，第二、四、六区域为危险区超出居民地轮廓区域的错误。修改错误可以在ArcMap软件上直接修改后替换采集终端软件目录下DANAD和FZ⁃CLK两个SHP文件，也可以利用显示的危险区编码（PIN）在采集终端里查找对应的危险区进行修改或者重新标绘[7]。这样，有效地解决了数据审核汇集系统无法审核出来这类逻辑错误的问题。

3.2 转移路线自相交拓扑方法

与危险区不在居民地轮廓内、危险区与其他危险区相交拓扑方法同理，选择要参与的要素类为TRANSFER，添加规则为不能自重叠和不能自相交两项。将拓扑加载到地图上，转移路线自相交的点将以红色圆点显示，转移路线为蓝色线。此错误同样可以在ArcGIS软件上修改，也可以在采集终端上修改。

4 结语

辽宁省是全国山洪灾害较为严重的省份之一。山洪灾害调查与评价作为辽宁省防汛抗旱工作的一项重点任务，主要依托于山洪灾害调查评价现场采集终端和山洪灾害调查评价数据审核汇集系统这两个平台，进行大数据信息的收集、存储、统计和分析。通过介绍实际运用中的工作经验和注意事项，为广大水利工作者提供参考和指导。通过利用ArcGIS软件，对采集终端各县区的数据表格和多媒体数据进行处理，可大大提升数据审核汇集系统的准确性以及数据填报人员的工作效率。对于已有山洪灾害大数据信息的分析和运用将是下一步工作的重点。汇总省、市两级的山洪灾害数据，与DEM高程数据结合形成洪水动态演进和淹没预报模型，可根据降雨量数据及时通知危险区居民按照转移路线转移到最近的安置点。同时，可以将山洪灾害数据与已有水利普查数据、水文数据等其他专项的水利数据相结合，建立一个统一、完善的水利数据平台，为山洪灾害预警预报以及科学决策提供有力的数据支撑。对减轻山洪灾害的损失具有较强的现实意义。

［参 考 文 献］

［1］我国山洪灾害基本情况和防御技术措施—专访国家防汛抗旱督察专员邱瑞田［J］.中国防汛抗旱，2014（2）：11—14.

［2］李浩.山洪灾害调查评价数据审核汇集系统设计［J］.内蒙古民族大学学报：自然科学版，2016（3）：213—215.

［3］任洪玉，余金龙，张平仓.省级山洪灾害防治区划研究［J］.长江科学院院报，2008，25（3）.

［4］张平仓，任洪玉，胡维忠，等.中国山洪灾害防治区划初探［J］.水土保持学报，2006（6）：196—200.

［5］王春华，王全益.GIS技术在山洪灾害调查评做工作中的应用［J］.中国水利，2015（11）：45—46.

［6］马建明，刘昌东，程先云，等.山洪灾害监测预警系统标准化综述［J］.中国防汛抗旱，2014（6）：9—11.

［7］贾艳红，郝志强，刘秀君.基于ArcGIS的面状要素矢量化方法对比［J］.测绘与空间地理信息，2013（1）：24—26.