李宗參 張學彬 楊敬婷

摘要：本文研究由氣象因素主導或誘發(fā)的暴雨洪澇災(zāi)害主體，模擬分析各災(zāi)害主體的誘發(fā)因子及其權(quán)重，建立監(jiān)測預(yù)警模型，以貴陽市烏當區(qū)為例，制定縣級氣象災(zāi)害監(jiān)測評價體系，采用ARCGIS作為氣象災(zāi)害評估系統(tǒng)的平臺，通過 GeoServer 可比較方便地在用戶之間快速共享空間地理信息。對各災(zāi)害主體進行時空上的劃分，輔助縣級氣象災(zāi)害的監(jiān)測預(yù)警。

關(guān)鍵詞：災(zāi)害評估；地理信息系統(tǒng)；監(jiān)測預(yù)警

1 方法與資料

1.1 GIS軟件技術(shù)

ARCGIS既是獲取、處理、管理和分析數(shù)據(jù)的工具也是一門技術(shù)和學科。ARCGIS功能強大，具有強大的數(shù)據(jù)操作和管理分析功能，是目前主流的GIS軟件產(chǎn)品，適合于大量數(shù)據(jù)存儲和分析，易于和其他系統(tǒng)相結(jié)合，ArcGIS具有可伸縮性和模塊化等特點，可靈活地構(gòu)造系統(tǒng)，核心應(yīng)用可以和大量程序共享。本系統(tǒng)利用開源GIS的源代碼（OpenLayer）需要的基于氣象數(shù)據(jù)的地理空間分析運算功能和基于開源平臺（GeoServer）的可視化展示和數(shù)據(jù)發(fā)布平臺，這其中也包括開發(fā)地圖渲染引擎的實現(xiàn)。

1.2 災(zāi)害評估系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

采用模塊化結(jié)構(gòu)開發(fā)系統(tǒng)，一項功能用一個模塊實現(xiàn)，當發(fā)現(xiàn)更好的理論模型時，可改變相應(yīng)的模塊以實現(xiàn)對系統(tǒng)進行更新和擴展。GIS系統(tǒng)在后臺集成地理信息數(shù)據(jù)庫、屬性數(shù)據(jù)庫等。友好的交互界面顯示氣象信息、災(zāi)害評估與預(yù)估。集空間數(shù)據(jù)庫、非空間數(shù)據(jù)庫、暴雨洪澇災(zāi)害評估模型庫的管理和結(jié)果一體化輸出。

1.3 數(shù)據(jù)庫

數(shù)據(jù)庫共有地理信息數(shù)據(jù)庫、降水數(shù)據(jù)庫及模型庫等3個子數(shù)據(jù)庫。通過GIS平臺將各子數(shù)據(jù)庫與電子地圖相聯(lián)，用戶更新數(shù)據(jù)可通過編輯數(shù)據(jù)庫內(nèi)容或地圖來實現(xiàn)。

2 結(jié)果與分析

基于信息擴散技術(shù)上的風險評估方法和理論是目前比較先進的方法和理論，不完整的信息是模糊信息是信息擴散的基本觀點，本系統(tǒng)采用基于信息擴散技術(shù)上的風險評估方法來分析烏當區(qū)暴雨洪澇災(zāi)害信息，以確定統(tǒng)計方法和建立評估模型。利用烏當區(qū)大量歷史災(zāi)害數(shù)據(jù)和氣象數(shù)據(jù)，通過大數(shù)據(jù)分析，模擬建立烏當區(qū)氣象災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警模型方法。

天氣因素和下墊面是洪澇災(zāi)害危險性主要因素，洪澇災(zāi)害形成的主要氣象因素之一是降水的不穩(wěn)定性，洪澇災(zāi)害危險性受河網(wǎng)、地形、密度及土壤類型等下墊面因素的影響最大，因此主要考慮河網(wǎng)密度、極值降雨特征、土壤類型和地形特征等因素來進行危險性評估，由于資料限制，社會和經(jīng)濟易損性僅用人口、GDP 密度和耕地面積以等數(shù)據(jù)作為洪澇災(zāi)害的社會和經(jīng)濟易損性表征指標。

確定表征指標后，我們通過烏當區(qū)的歷史資料，分析模擬出各因子的指標權(quán)重，參考現(xiàn)今常用的暴雨風險模型，[1]建立烏當區(qū)洪澇災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警模型。

FDRI=（VEwe）（VHwh）（VSws）（1VR）wr

VE、VH、VS、VR的值分別表示風險評估模型中敏感性、易損性、危險性、防災(zāi)減災(zāi)能力指數(shù)。

we、wh、ws、we為各評價因子權(quán)重。

FDRI為暴雨災(zāi)害綜合風險指數(shù)，依據(jù)風險指數(shù)大小分為5個等級，一次為高危險性、次高危險性、中危險性、次危險性和低危險性。

3 系統(tǒng)功能模塊介紹

暴雨災(zāi)害風險性與災(zāi)害環(huán)境敏感性、致災(zāi)因子危險性、承災(zāi)體易損性和當?shù)胤罏?zāi)減災(zāi)能力有密切關(guān)系。因此，系統(tǒng)模塊主要分為敏感性分析、易損性分析、危險性分析、防災(zāi)減災(zāi)能力模塊。

敏感性分析模塊：主要考慮地形、河網(wǎng)、植被覆蓋等因襲，在GIS中對某一網(wǎng)格點，計算該格點與周圍格點的高程標準差，高程越低則地形標準差越小，其影響值越大，即表示暴雨洪澇災(zāi)害越有利于形成。

易損性分析模塊：依據(jù)歷史災(zāi)情數(shù)據(jù)確定氣象災(zāi)害風險評估易損性參數(shù)。

危險性分析模塊：一次過程降水量以連續(xù)降水日數(shù)來劃分為1個過程，過程中至少有1天的降水量≥50mm，暴雨過程降水量就是以整個過程降水量累加。統(tǒng)計歷史上烏當區(qū)各觀測站點的暴雨過程降水量，將過程降水量作為一個序列，建立7個不同時間長度的降水過程序列；然后分別計算不同序列劃分等級層次，根據(jù)層次分析法確定致災(zāi)因子危險性權(quán)重。

防災(zāi)減災(zāi)能力模塊：根據(jù)人均GDP，避難場所數(shù)量和應(yīng)急救援中心數(shù)量等對防災(zāi)減災(zāi)能力進行評估。

4 結(jié)論

將氣象監(jiān)測數(shù)據(jù)與基礎(chǔ)地理信息結(jié)合，運用科學模型構(gòu)建，直觀的對氣象災(zāi)害影響區(qū)域進行定量定性的預(yù)警與評估，提供并探索基于地理信息系統(tǒng)進行多元化的氣象產(chǎn)品制作，拓展及提升氣象服務(wù)產(chǎn)品的內(nèi)容及內(nèi)涵，模擬分析各災(zāi)害主體的誘發(fā)因子及其權(quán)重，建立監(jiān)測預(yù)警模型，制定烏當區(qū)氣象災(zāi)害監(jiān)測評價體系，對各災(zāi)害主體進行時空上的劃分，輔助烏當區(qū)氣象災(zāi)害的監(jiān)測預(yù)警。系統(tǒng)利用多方面先進技術(shù)，達到服務(wù)各層次用戶為目標目標，實現(xiàn)一個綜合性的評估平臺。

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基金項目：2016年度貴陽市氣象局科研基金項目（編號：筑氣科合201612號）

作者簡介：李宗參，男，助理工程師，從事應(yīng)用氣象、氣象裝備保障、氣象服務(wù)。