□徐楠楠 □郭貫斌(河南省沙潁河工程管理局)

GIS在沙潁河流域防汛中的開發(fā)與應用

□徐楠楠 □郭貫斌(河南省沙潁河工程管理局)

防汛輔助決策系統(tǒng)的建設是一項內容復雜、涉及面廣、難度很大的工作，但卻關系到社會的穩(wěn)定和人們生命財產安全，地理信息系統(tǒng)（G IS）及相關技術因其強大的信息綜合能力和地理空間特性在上述領域已經得到了重視。經過多年的探索和努力，我們在G IS信息的收集、建庫與應用開發(fā)等方面進行了有益的嘗試，并已基本建成沙潁河流域防汛地理信息系統(tǒng)的框架，取得了理想的成果。本文將介紹沙潁河流域防汛G IS信息系統(tǒng)的結構、特點和功能。

防汛；輔助決策；地理信息系統(tǒng)

一、前言

沙潁河是淮河的最大支流，屬跨省河道，流域地處我國西部山區(qū)到平原過渡地帶和南北氣候過渡地帶，氣象變化受季風影響，每年6～9月，由于東南暖濕氣團內移，加之西部地形影響，極易形成暴雨。特殊的地理位置和地形，造成上游有多處淮河流域著名的暴雨中心。流域內降雨量一般集中在汛期，占年降雨量的60%以上，本流域主要是雨洪徑流，在多雨年份，汛期雨量集中，洪水暴漲暴落，極易造成災害。沙潁河包括干流在內，流向都是自西向東，上游支流眾多，源短流急，每遇山洪暴發(fā)，洪水滾滾而下，受洪水淹沒的范圍很廣。尤其是沙河南堤一旦出險，將直接威脅到豫皖兩省800萬人口，66.7萬hm2耕地的安全，其社會、經濟、環(huán)境等損失不可估量。由于沙潁河流域位于河南省腹地，暴雨洪水頻繁，素有“一黃二沙”之稱，因此歷年都是河南省的防汛重點。

伴隨著現代計算機技術的飛速發(fā)展，地理信息（GIS）系統(tǒng)在各個領域中得到推廣和應用，把人們從人工處理繁瑣復雜的各種信息中擺脫了出來。眾所周知，防汛決策涉及地理環(huán)境、社會經濟與工程技術等多個方面，信息量大，突發(fā)情況多，決策過程非常的短暫，因此對信息的處理能力和反應速度要求很高。GIS地理信息技術在決策支持方面的作用已經得到了社會的普遍認可，怎樣在現有信息資源基礎上，充分利用地理信息技術，建立防汛GIS信息系統(tǒng)，提高防汛決策指揮過程的及時性、科學性，避免決策失誤等，已成為當前流域防汛工作的重要內容。

目前，把GIS系統(tǒng)運用到防汛工作中已成為我國水利行業(yè)的發(fā)展趨勢。作為河南省防汛重點的沙潁河流域，為擺脫防汛手段相對比較落后的局面，我們結合GIS系統(tǒng)在水利行業(yè)的發(fā)展趨勢，根據流域防汛工作的需要，研制開發(fā)了河南省沙潁河防汛流域地理信息系統(tǒng)技術軟件，并在防汛實踐中得以初步應用，在此把該系統(tǒng)進行簡要介紹，與從事防洪工作的同行進行商榷。

二、總體結構

沙潁河流域防汛地理信息系統(tǒng)屬于服務于流域防汛指揮的決策支持系統(tǒng)，它是本流域防汛管理信息系統(tǒng)的重要組成部分。系統(tǒng)涵蓋防汛指揮決策過程中工程基礎信息、實時信息、相關知識信息、暴雨分布與統(tǒng)計、洪水預報、分洪口門設置和分洪淹沒區(qū)信息等諸多方面。系統(tǒng)擬建成分布式空間型綜合防汛地理信息系統(tǒng)，為沙潁河流域防汛決策人員提供功能完善的信息查詢服務。系統(tǒng)以C/S模式為主體，B/S模式為輔助，GIS技術為支撐，結合圖形圖像和多媒體數據，以水文、氣象、地理信息為依據，空間數據和屬性數據為基礎，集數據采集、管理、分析、表達為一體，利用數據庫管理技術和高級編程語言，以防汛輔助決策為主要目的，實現圖、文、表一體化。

（一）邏輯結構

根據對防汛指揮決策支持系統(tǒng)的研究，本系統(tǒng)由數據庫和數據管理系統(tǒng)、模型和模型庫管理系統(tǒng)以及系統(tǒng)功能界面組成。防汛GIS系統(tǒng)的數據庫包括空間數據庫、屬性數據庫及影像數據庫。其中空間數據庫又包括地形數據庫、水系數據庫、水利工程分布等；屬性數據庫又包括社經數據庫、雨情數據庫、水情數據庫、工情數據庫、災情數據庫等。屬性數據庫按時間又可以分為歷史數據、現時數據和預測數據。例如水情數據，就有歷史水情數據、實時動態(tài)數據和預測水情數據。影像數據庫包括氣象衛(wèi)星數據、險工數據圖像等。

對于屬性數據庫，毫無疑問可以用關系型數據庫管理系統(tǒng)（RDBMS）來管理。關系型數據庫發(fā)展到現在已日趨成熟，防汛GIS系統(tǒng)對RDBMS的應用也很成功。

空間數據庫的管理可以采用地理信息系統(tǒng)技術。地理信息系統(tǒng)不僅可以存取和管理空間數據，而且大多數地理信息系統(tǒng)軟件還提供了與關系型數據庫管理信息系統(tǒng)的接口，從而可以做到空間數據與屬性數據的雙向查詢與分析。值得一提的是，GIS發(fā)展的最新趨勢是將空間數據也用DBMS來存取和管理，如Arc/InfO8.0、MapInfO6.0、SuperMap等GIS軟件都可以將空間數據存儲在大型數據庫管理系統(tǒng)中，如Oracle、SQIServer等，該項技術為屬性數據庫與空間數據庫的緊密集成提供了更多方便。

沙潁河流域地理信息系統(tǒng)邏輯上由GIS空間數據庫、綜合數據庫和GIS應用系統(tǒng)等部分組成。GIS空間數據庫為系統(tǒng)提供空間定位基礎及相關信息，內容覆蓋基礎地形數據、防汛工程技術數據、實時雨情數據和歷史災情數據等。綜合數據庫為防汛決策提供相關的綜合信息，內容涵蓋防汛知識、防汛法規(guī)等。GIS應用系統(tǒng)則面向用戶，為防汛工作提供信息查詢和輔助決策功能。

圖1 系統(tǒng)邏輯結構圖

（二）軟件配置

沙潁河流域地理信息系統(tǒng)（GIS）軟件平臺是采用美國MapInfo公司的產品，包括MaplnfoProfessional、MapX等；數據庫系統(tǒng)建立在Sybasell.0、SQLServer2000之上，系統(tǒng)開發(fā)工具采用Microsoftc#、GO1dSoftSufer，運行在 Microsoft．NetFramewozrk1.1及以上系統(tǒng)架構上。

圖2 軟件配置結構示意圖

（三）體系結構

沙潁河流域地理信息系統(tǒng)采用分布式結構，按網絡組成可以分為3大部分：

防汛信息中心局域網部分由模型服務器、GIS圖庫服務、數據庫服務器和Intranet服務器、GIS客戶機等組成。

廣域網部分通過Internet連接省水情服務中心實現實時數據及時傳遞，實現數據的實時獲取與動態(tài)更新。

圖3 系統(tǒng)網絡組成示意圖

三、系統(tǒng)特點

（一）信息覆蓋面廣，內容精細

系統(tǒng)收集的信息覆蓋了防汛工作的多個環(huán)節(jié)，包括基礎地理信息、工程技術信息、水情信息、社會經濟信息等，推動了防汛工作的信息化和數字化進程。多種精度的地形圖數據，為系統(tǒng)提供了詳實而豐富的信息。

（二）以GIS為集成平臺

系統(tǒng)統(tǒng)一在MapInfoProfessional GIS平臺上，以地理空間信息為基礎，融合了大型數據庫技術，將雨情系統(tǒng)、暴雨、地理信息系統(tǒng)有機地結合起來，使系統(tǒng)具有實時監(jiān)測等輔助決策的功能。

（三）實時性強

系統(tǒng)實現與連接省水情服務中心自動雨情水情測報系統(tǒng)的連接，及時獲取雨情實時數據，并利用實時數據進行暴雨積水模型計算，反應及時迅速，為防汛搶險爭取了寶貴時間，使災害損失降低到最低限度。

（四）先進與開放性

本系統(tǒng)采用世界GIS技術與市場的領導者美國MapInfo公司著名的GIS軟件MapInfo作為應用支撐平臺，保證了系統(tǒng)在技術方面的先進性；同時系統(tǒng)采用了開放的開發(fā)環(huán)境（ODE），使核心GIS技術可以應用于非專用的編程環(huán)境中，極大地提高了系統(tǒng)的開放性。

四、系統(tǒng)功能

基于MapInfoProfessiona1地圖化技術的mapX，以ActiveX控件的方式提供了真正的對象聯接與嵌入式的地理信息系統(tǒng)應用開發(fā)方案。MapX方便快捷、功能強大，利用它能夠快速地在各種應用中嵌入地圖化功能，增強空間分析的能力。該系統(tǒng)將引進先進的地理信息系統(tǒng)（GIS）技術，通過地圖+信息的方式，全面、直觀、準確地反映了各種信息的分布、現狀及技術特征。同時，系統(tǒng)還將提供多種查詢、統(tǒng)計、定位功能。系統(tǒng)中有機融合空間數據和屬性數據，按菜單方式、對象名稱、對象類型、直接點擊地圖對象等多種方式查詢空間對象及屬性信息。瀏覽的對象包括文字、圖表、圖像、圖形、視頻等,以圖文并茂的信息可視化方式顯示各種防汛信息,并提供針對各種水利工程的信息查詢和顯示功能，包括地圖查詢、堤垸水庫、物資儲備、洪澇災害、搶險技術、險工險段等綜合工情信息。系統(tǒng)建成后，將為全面、迅速、及時、準確地掌握全流域主要江河、大中型水庫、大型水閘、行洪滯區(qū)、重點堤防、重點地區(qū)、暴雨中心的水雨狀況提供方便；為流域洪水預報、災情評估提供及時的基礎資料；為防洪調度決策和指揮搶險救災提供有力的技術支持和科學依據；為實現工程自動化管理提供信息基礎。

五、展望

沙潁河流域地理信息系統(tǒng)GIS系統(tǒng)的開發(fā)和應用，為我們展示了防汛領域使用GIS技術美好前景。我們深信，隨著數據的不斷充實和功能進一步完善，該系統(tǒng)將在沙潁河指揮決策中擔當重要的角色，使防汛管理水平達到一個新的高度。

2010-07-05