陳先念 楊軍明

（1.浙江溫州輕工研究院 浙江 溫州 325003；2.浙江工貿(mào)職業(yè)技術學院 浙江 溫州 325003）

1 引言

洪災是全世界范圍最常見的、最具損壞性的一種災害類型。洪水災害給國民經(jīng)濟和社會發(fā)展帶來不可估量的損失。對任何一種洪泛平原管理策略，確定某個區(qū)域或地點是否在洪水威脅的范圍內(nèi)和洪水發(fā)生的可能性大小是第一步。如何能做到這一點，一個方便快捷的洪水信息查詢系統(tǒng)就至關重要。

洪災信息查詢可以給用戶提供某個特定地點的洪水災害的危害性，是一種變被動抗災為主動避災的一項防洪減災非工程措施。它是防洪減災體系中重要的組成部分，對防汛部門的科學指揮決策、有效避險，對水利部門科學地確定防洪標準和規(guī)劃防洪工程建設，為城鎮(zhèn)建設、土地規(guī)劃、生產(chǎn)經(jīng)營和人民生活等提供防洪減災、避險等方面的技術指導與服務，有效避免洪水災害損失等都具有重要意義。

本文研究的重點就是如何利用現(xiàn)有的空間信息和網(wǎng)絡技術，研究開發(fā)一個開放的、快速的、便捷的洪水信息查詢系統(tǒng)。本文將以研究的背景為開始，然后介紹用于系統(tǒng)開發(fā)的相關地理空間技術，包括基于REST網(wǎng)絡地理信息服務、地圖緩存、以及空間處理服務。接著就研究區(qū)域浙江省，進行了簡單介紹。其中，重點在研究方法和系統(tǒng)實現(xiàn)的討論中。本文的最后是這個研究和開發(fā)的總結。

2 洪災查詢系統(tǒng)的主要地理空間技術

為了建立一個有效的洪災信息查詢系統(tǒng)，包括基于網(wǎng)絡的地理空間技術在內(nèi)的一系列技術也已經(jīng)被用到了系統(tǒng)的研究和開發(fā)中。

2.1 網(wǎng)絡地理信息系統(tǒng)（Web GIS）

GIS(geographic information system)是進行數(shù)據(jù)空間分析和空間數(shù)據(jù)顯示的有利工具。GIS已經(jīng)被廣泛地應用于洪泛平原管理。而Web GIS[1][2]在理論上給世界上任何有網(wǎng)絡連接的用戶提供分布式信息查詢，使傳統(tǒng)意義上的GIS復雜空間分析功能在網(wǎng)絡上得以實現(xiàn)，在用戶提供實時數(shù)據(jù)和準確信息方面有至關重要的作用。

2.2 基于REST的網(wǎng)絡地理信息服務

在網(wǎng)絡服務（Web service）的體系結構研究中，REST（Representational State Transfer）是由Roy Fielding[3]提出來的。REST[4]是用來從一個網(wǎng)站的指定的位置獲取以XML（eXtensible Markup Language）方式存在的信息的方式。REST是利用已經(jīng)成熟的網(wǎng)絡技術和協(xié)議，比如HTTP、XML，得到實現(xiàn)的。在這個研究中，地理數(shù)據(jù)都是以REST網(wǎng)絡服務的格式來發(fā)布和讀取的。

2.3 地圖緩存（Map Cache）

地圖緩存指的是把地圖服務在各個預先定義好的比例尺基礎上預先生成地圖、并在服務器上存儲起來[5]。這些預先生成的地圖是以地圖塊（tile）的格式存在。因為地圖塊已經(jīng)在服務器上存在，所以動態(tài)生成地圖的時間就可以節(jié)省，從而用戶請求地圖的時間就可以極大縮短。地圖緩存主要應用于那些變化較小的基礎地理數(shù)據(jù)，比如遙感和航空圖像、交通運輸網(wǎng)絡、河網(wǎng)水文數(shù)據(jù)、和高程數(shù)據(jù)等。

3 研究區(qū)域

浙江省位于中國的東南沿海，其西南山脈眾多，是眾多河流的發(fā)源地，而且河流是由西南流向東北的；其東北是平原，而且河網(wǎng)密布[6]。由于自然環(huán)境和地形的復雜性，浙江省內(nèi)的降雨量在時間和空間上的分布也不均勻。袁曉玉等人[7]研究了建國50年來浙江省的洪水和降水數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)浙江省的洪災淹沒面積呈逐年遞增的狀態(tài)。平均每年有大約35000間房屋被毀、190人死亡。

面對這些巨大的損失，如何對洪泛區(qū)進行有效的規(guī)劃和管理顯得尤其重要。其中，洪災信息的查詢就是一個重要工具。

4 洪災查詢系統(tǒng)的實現(xiàn)

ESRI的ArcGIS系列軟件被用于系統(tǒng)的開發(fā)。首先，使用ArcGISDesktop生成地圖和空間處理（geoprocessing）任務，然后用ArcGISServer把地圖發(fā)布成為Web地圖服務和把空間處理任務發(fā)布成為空間處理服務（geoprocessingservice）。ESRI的 ArcGIS Flex API用來開發(fā)基于ArcGIS Server的Web GIS系統(tǒng)。這個API給Web GIS的開發(fā)提供了各式各樣的資源，比如地圖調(diào)用、動態(tài)圖形／圖像生成、GIS任務（包括空間查詢、屬性查詢、空間信息處理）和其他預定義的用于Web GIS開發(fā)的組件。FlashBuilder4.0是本系統(tǒng)的程序開發(fā)語言。

洪災查詢系統(tǒng)的實現(xiàn)包括數(shù)據(jù)收集和地圖生成、把地圖發(fā)布成為地圖服務；復雜地理查詢功能在桌面地理信息系統(tǒng)中的實現(xiàn)和網(wǎng)絡地理信息中的發(fā)布；客戶端網(wǎng)絡GIS應用程序的開發(fā)實現(xiàn)。

4.1 數(shù)據(jù)、地圖、地圖服務的生成

這個研究中的主要專題數(shù)據(jù)主要包括河流和湖泊、洪水危害區(qū)域。這些數(shù)據(jù)有的是通過第三方得到的，有的是通過屏幕數(shù)字化得到的。這些數(shù)據(jù)是用來決定某個地點或感興趣的區(qū)域是否存在洪水危害。這些地理圖層在ESRI的ArcGISDesktop中生成地圖，包括地理特征的符號和顏色設定、地理特征的文字標注設定、各圖層在各比例尺的顯示和隱藏。

ESRIArcGISServer可以把地圖發(fā)布成為地圖服務。通過地圖服務,網(wǎng)絡用戶就可以瀏覽他人設計的地圖。地圖服務不僅能提供地圖給用戶，它的另外一個重要功能就是:網(wǎng)絡用戶可以獲取地圖的各個圖層的屬性數(shù)據(jù)。

這個研究中的基礎地理信息數(shù)據(jù)將采用來自第三方提供商，比如Google地圖、ESRI地圖。這些網(wǎng)絡地圖服務都是以地圖緩存的形式存在，以求達到最好的地圖更新效果。

4.2 空間處理的生成和發(fā)布

空間處理是建立在桌面GIS的基礎上的功能強大的空間數(shù)據(jù)處理任務?？臻g處理必須通過必要的軟件（比如：ESRI的ArcGISServer）轉(zhuǎn)化成基于網(wǎng)絡的網(wǎng)絡服務，也就是空間處理服務，就可以應用到WebGIS開發(fā)中。在這個系統(tǒng)中，對高程數(shù)據(jù)的處理就是其中的一個例子。

空間處理服務的主要功能就是把桌面GIS軟件強大的空間信息處理功能轉(zhuǎn)化成可以在網(wǎng)絡平臺上使用的網(wǎng)絡服務。當空間處理服務被網(wǎng)絡用戶調(diào)用的時候，它的所有空間信息處理功能都在服務端運行，然后把結果發(fā)送給用戶。

4.3 Web GIS模型

從概念上說，這個系統(tǒng)包括三個組成部分：數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊、和數(shù)據(jù)分析和處理模塊（見圖1）。其中數(shù)據(jù)采集模塊負責數(shù)據(jù)的整合。這些數(shù)據(jù)既有來自本地的專題數(shù)據(jù)，也有來自第三方的Web數(shù)據(jù)服務。數(shù)據(jù)顯示模塊主要是有效地把數(shù)據(jù)或以地圖服務形式存在的數(shù)據(jù)顯示給用戶，包括圖層的可見或不可見的設置、圖層透視性的設置、空間處理結果的顯示。數(shù)據(jù)處理模塊負責處理數(shù)據(jù)查詢、空間數(shù)據(jù)分析等。

4.4 Web GIS的實現(xiàn)

基于上面的模型，我們研究開發(fā)出了浙江省洪災查詢系統(tǒng)（見圖2），提供一個Web GIS的系統(tǒng)，以方便用戶查詢洪災信息。

這個Web GIS是基于最新的Web技術和GIS技術，它具有很高的地圖更新功能、更快速的數(shù)據(jù)查詢功能、更強大的空間數(shù)據(jù)處理功能。這個系統(tǒng)把專題數(shù)據(jù)疊加在其他的基礎數(shù)據(jù)圖層上，用戶可以選擇自己感興趣的圖層。

這個系統(tǒng)提供了重要的洪災信息查詢功能（見圖3）。這些信息包括用戶所指定點的洪災信息（是否在歷史洪水地域）、高程信息、經(jīng)緯度信息、和其他相關的社會經(jīng)濟信息。

4.5 系統(tǒng)的主要特點

圖1 洪水信息查詢系統(tǒng)模型

圖2 浙江省洪災查詢系統(tǒng)界面

圖3 洪水信息彈出窗口

這個系統(tǒng)的主要特點包括：①快速的網(wǎng)絡地圖更新技術。這一點的實現(xiàn)主要是地圖緩存技術的使用。②快速的信息傳送技術。用戶檢索結果可以快速地反饋給用戶。③豐富的地圖導航功能方便用戶瀏覽地圖。④豐富的地圖測量和添加標識功能。方便用戶添加一些對自己有用的信息。⑤圖層管理功能：使用戶可以瀏覽其他的感興趣的第三方提供的地圖。⑥快速放縮功能：使用戶能夠快速瀏覽到自己感興趣的區(qū)域。⑦強大的打印功能：用戶可以把地圖打印成P D F格式，便于攜帶。

5 結論

讓人們了解所在地方或?qū)⒁M行生產(chǎn)生活活動的地方的洪災信息是防災減災的重要手段。所以，人們需要一個能夠快速、便捷地進行洪水信息查詢的系統(tǒng)。這個洪災信息查詢系統(tǒng)的研究和開發(fā)是基于現(xiàn)在最快速的地圖更新技術（地圖緩存）、有效的網(wǎng)絡空間信息查詢和處理技術（空間信息處理服務）。因此，這個系統(tǒng)既給用戶提供了快速的地圖更新功能，也能有效整合專題地理數(shù)據(jù)，而且它提供了進行復雜空間分析的功能。它使普通民眾、洪泛平原管理人員、或其他相關機構工作人員只需要一臺電腦和網(wǎng)絡連接，就可以得到自己感興趣區(qū)域的洪災信息和其他相關的查詢，從而有效地對其在洪泛平原正在進行的活動進行有效的規(guī)劃。陜西水利

[1] International Federation of Red Cross and Red Crescent Societies. World Disaster Report 1998 [M], 1998. Oxford, Oxford University Press.

[2] Zhong-Ren Peng, Ming-hsiang Tsou. Internet GIS: distributed geographic information services for the Internet and wireless networks[M]. 2003, Hoboden, New Jersey: John Wiley and Sons. 679.

[3] Michael G. Tait. Implementing geoportals: applications of distributed GIS [J]. Computers, Environment and Urban Systems, 2005. 29 (1):3-14.

[4] Roy T. Fielding. Architectural Styles and the Design of Network-based Software Architectures [D]. Doctoral dissertation, University of California, Irvine, 2000.

[5] Leonard Richardson, Sam Ruby. RESTful Web Services [M]. 2007: O'Reilly Media. 448.

[6]丁春梅,何曉鋒,等.浙江省山洪災害成因分析及防治對策 [J].人民黃河,2010.32(4):19-20.

[7]袁曉玉,薛根元,等.浙江洪澇災害的統(tǒng)計分析[J].災害學,2002.17(1):56-61.