海绵城市建设前后的可视化效果分析——以常德市为例

田宇荃，赵迪，陈虎

（湖南文理学院资源环境与旅游学院）

1 相关概念

1.1 海绵城市

海绵城市是新一代智慧城市的雨洪管理概念，指城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对雨水带来的自然灾害等方面具有良好的弹性，也可称之为“水弹性城市”[1]，国际通用术语为“低影响开发雨水系统构建”，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水释放并加以利用，实现雨水在城市中的自由迁移[2-3]。简单来说，海绵城市就像一个可收缩放大的储水器和净水器的结合体，在降水较多时储水以减少暴雨期间的地表径流，使部分雨水转变为地下径流，重新净化循环利用；降水较少时，可以将先前储存的水分释放，进行城市补水。除此之外，还可以降低城市热岛效应的影响、美化环境和洁净水体等。

1.2 可视化技术

完整的地理空间信息可视化概念主要包括科学计算可视化、数据可视化和信息可视化。地理空间信息可视化技术的核心是为使用者提供空间信息直观的、可交互的可视化环境[4]。简单来说，可视化忠于自身，需要自身对一个事物进行思考、总结及归纳，通过自己的理解将对象的相关信息简明扼要的根据自己的想法用一些图表及视图等工具展示，给听者或观者以明了的、主要的想要表达的信息，增强理解，提高直观性，让“门外汉”都能理解的学科专有术语。

2 以常德市为例的海绵城市

2.1 基本情况

常德市位于湖南省西北部，洞庭湖西岸，建成区100多km2，人口近90万。年均降水量达1630mm，系南方丰水地区城市，属全国首批16个海绵城市建设试点城市之一。试点区为36.1km²，其中老城区6.6km²，新城区25.8km²，拟建区3.7km²。常德市海绵城市建设试点工作正在按照国家批准的计划，有序稳步地推进[5]。

2.2 部分可视化呈现方式

2.2.1 图片呈现方式

经污染源治理、修复生态驳岸、清理生活垃圾和淤泥、改造下水道管道、排污管道及利用大自然水生动植物净化等方法，常德市海绵城市建设试点区黑臭水体洁净与治理已见成效。用图片呈现方式，可快速找到变化点，了解变化效果。比如，穿紫河流域海绵城市建设前后图片的对比分析（见图1），可看出：原来的臭水塘改造成环境优美舒适的海绵公园。因此，以图片呈现的对比方式可以让人们感受其海绵城市建设前后视觉变化，信任和支持海绵城市建设。

2.2.2 图表呈现方式

图1 常德市穿紫河流域海绵城市建设前后对比

图2 2018年常德海绵城市试点区域信息统计柱状图

图3 暴雨内涝灾害城市易涝点的处理流程

针对海绵城市的内涝缓解治理方面，可对2018年常德海绵城市试点区域信息分别以表格和柱状图方式进行统计及归纳（见图2），可见在30a一遇的降雨量条件下，已基本实现居民住宅和工商业建筑物底层不进水、道路中没有一条车道的积水深度超过15cm的要求，且易积水地区雨后退水时间也大大减少，呈现图表方式的可视化优点。

2.2.3 地图制图呈现方式

在海绵城市建设过程中，建设者或者学者若想对该区域进行有效的、有针对性的建设前后效果分析，最常见、最实用的技术莫过于地图。基于GIS软件的地图制图，可清楚观察试点区域的坡度及坡向的等级分类划分及相关信息。

3 常德市暴雨内涝灾害的风险评估

关于城市暴雨内涝灾害的风险评估方法很多，较常用的有：历史灾情评估法、指标体系法和情景模拟法。历史灾情评估法相对简单，无需太多技巧和专业知识，主要根据某时间段内该地的历史灾情数据和相关资料来评估区域性风险，不适合小尺度区域评估，指标体系法计算也相对简单，实际应用较多，但该方法数据获取较困难，影响指标的选取和使用，不适合小尺度区域；情景模拟法借助GIS和计算机技术，建立评估地区的降雨模型和地面特征模型，模拟内涝发生过程，是一种利用可视化技术的高精度内涝风险评估方法，相对于前两种方法来说能够更直观、更准确地反映致灾因子导致的灾害事件影响范围、程度和空间分布，但该方法对数据数量和质量要求较高，计算复杂、工程量大。

论文基于情景模拟法的可视化效果，对常德市海绵城市示范区的DEM数据进行处理，且根据相应的降雨数据和城市管网数据，可以实时计算某关注区域的积水深度和城市淹没范围，获得暴雨内涝灾害的城市易涝点（见图3），为海绵城市建设的进一步完善提供参考依据。

4 结语

论文基于GIS制图的可视化技术对常德市海绵城市建设前后进行效果对比分析，明晰海绵城市建设带来的益处，尤其是在缓解城市内涝方面发挥的作用。同时利用GIS和RS等技术手段，对常德海绵城市建设进行城市暴雨内涝灾害的风险分析，并通过情景模拟法估测城市的易涝点，对常德海绵城市建设提出进一步的建议，能够有效解决城市病问题，也可为其他城市提供借鉴。