嚴(yán)劍兵

(江西省安瀾工程咨詢有限公司，南昌 330000)

1 概述

江西省地處東亞季風(fēng)區(qū)，地形地質(zhì)條件復(fù)雜，降水時(shí)空分布不均，極易形成局部強(qiáng)降雨導(dǎo)致山洪災(zāi)害頻發(fā)多發(fā)[1]。江西省通過多年來山洪災(zāi)害防治非工程措施項(xiàng)目建設(shè)，初步形成了一套較為完整的山洪災(zāi)害防治體系，山洪災(zāi)害群死群傷事件明顯減少，防御效果取得了顯著的提升。然而山洪災(zāi)害防治是一項(xiàng)系統(tǒng)性、長期性工作，江西省通過前期實(shí)施的山洪災(zāi)害調(diào)查評價(jià)項(xiàng)目已經(jīng)積累了大量的成果，如何應(yīng)用到實(shí)際防汛工作中有效的發(fā)揮防災(zāi)減災(zāi)效應(yīng)是亟需解決的關(guān)鍵問題。

為進(jìn)一步深度挖掘及推廣應(yīng)用山洪災(zāi)害調(diào)查評價(jià)成果，本研究將充分利用已有資源，依據(jù)前期山洪災(zāi)害調(diào)查評價(jià)成果，以危險(xiǎn)區(qū)為核心，深入挖掘分析山洪災(zāi)害調(diào)查評價(jià)實(shí)體對象及其對應(yīng)關(guān)系[2]，以提升山洪災(zāi)害調(diào)查評價(jià)成果管理和應(yīng)用的信息化水平，逐步增強(qiáng)山洪災(zāi)害防御能力。

2 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

山洪災(zāi)害調(diào)查評價(jià)數(shù)據(jù)具有專業(yè)性強(qiáng)、數(shù)據(jù)種類多、數(shù)據(jù)量大、管理應(yīng)用難等特點(diǎn)。數(shù)據(jù)信息類型分文本型信息、數(shù)值型信息和圖形信息等3類[3]， 山洪災(zāi)害調(diào)查評價(jià)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分類如圖1所示。

圖1 山洪災(zāi)害調(diào)查評價(jià)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分類示意

2.1 文本型信息

文本型信息包括word、及txt格式文件，多是一些報(bào)告或是描述性、說明性的信息。存儲的目的主要是便于以后查詢、瀏覽以及與其他信息合并組成一種規(guī)定的格式，以便整體輸出。

2.2 數(shù)值型信息

數(shù)值型信息主要包括數(shù)字、excel格式文件，這類信息用途最廣。存儲的目的是為了后期查詢、核對、糾錯、調(diào)用、匯總、統(tǒng)計(jì)、計(jì)算時(shí)方便調(diào)用。

2.3 圖形信息

圖形信息包括數(shù)據(jù)結(jié)果出圖、照片等。存儲的目的是為了直觀展現(xiàn)相關(guān)信息，同時(shí)也為了與數(shù)值型信息和文本型信息有關(guān)聯(lián)性。

3 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

3.1 設(shè)計(jì)思路

以危險(xiǎn)區(qū)為核心，開展山洪災(zāi)害調(diào)查評價(jià)成果應(yīng)用和深入挖掘分析，對各類關(guān)鍵信息進(jìn)行匯總與關(guān)聯(lián)，體現(xiàn)數(shù)據(jù)的概化、抽取和融合，實(shí)現(xiàn)海量山洪災(zāi)害調(diào)查評價(jià)數(shù)據(jù)的高效管理和有效應(yīng)用。

在數(shù)據(jù)分發(fā)方面，采用專業(yè)的數(shù)據(jù)同步和交換中間件實(shí)現(xiàn)各數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)同步，同步的數(shù)據(jù)按國家及水利部頒布的最新標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行整理入庫，然后進(jìn)行集中管理、統(tǒng)一更新和運(yùn)行維護(hù)[4]；同時(shí)將整理后的符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)分發(fā)給各數(shù)據(jù)生產(chǎn)單位和使用單位共同使用。為實(shí)現(xiàn)海量專題數(shù)據(jù)快速渲染，根據(jù)區(qū)域的面積和劃分的網(wǎng)格尺寸大小的不同，將整個(gè)江西省會劃分生成大量的不規(guī)則網(wǎng)格數(shù)據(jù)；為了優(yōu)化基于B/S結(jié)構(gòu)的海量網(wǎng)格專題數(shù)據(jù)渲染的響應(yīng)時(shí)間，采用預(yù)加載、瀏覽器緩存、同類合并等技術(shù)解決方案[5]，實(shí)現(xiàn)了基于GIS的海量專題數(shù)據(jù)快速加載渲染。在數(shù)據(jù)應(yīng)用[6]方面，主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：一是數(shù)據(jù)集成方式為數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的精確性奠定基礎(chǔ)；二是以數(shù)據(jù)模型對象編碼和關(guān)聯(lián)關(guān)系為核心，采用多種查詢方式查詢山洪災(zāi)害調(diào)查評價(jià)成果數(shù)據(jù)，為數(shù)據(jù)瀏覽、統(tǒng)計(jì)、對比、分析提供工具，三是通過回歸分析找出變量間的關(guān)系，利用多維信息關(guān)聯(lián)分析，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)、因果、尺度效應(yīng)等潛在信息[7]。

3.2 系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)采用B/S體系結(jié)構(gòu)，基于WebGIS技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)瀏覽器應(yīng)用模式和可視化的空間圖形操作界面，提供直觀、清晰、方便、靈活的系統(tǒng)操作和控制環(huán)境。根據(jù)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)特點(diǎn)，其設(shè)計(jì)采用分層方式，整個(gè)系統(tǒng)分為4層：應(yīng)用層、認(rèn)證層、服務(wù)層和數(shù)據(jù)層[8](見圖2)。

圖2 系統(tǒng)架構(gòu)示意

3.3 系統(tǒng)功能

系統(tǒng)主要業(yè)務(wù)功能分為數(shù)據(jù)管理與分析、一張圖展示、成果更新與維護(hù)及系統(tǒng)管理等。

3.3.1數(shù)據(jù)管理與分析

1) 調(diào)查評價(jià)成果管理

調(diào)查評價(jià)成果包括山洪災(zāi)害省市縣三級的“一圖一表一報(bào)告”、山洪災(zāi)害調(diào)查數(shù)據(jù)、山洪災(zāi)害分析評價(jià)成果等[9]。

本模塊將山洪災(zāi)害調(diào)查評價(jià)的數(shù)據(jù)以表格的形式統(tǒng)計(jì)匯總，用戶能由省、市、縣、鄉(xiāng)逐級查詢，并能逐級導(dǎo)出各類表格數(shù)據(jù)，各表格的形式參照調(diào)查評價(jià)項(xiàng)目中的各類數(shù)據(jù)表格形式。同時(shí)將防治區(qū)企事業(yè)單位、溝道斷面等點(diǎn)狀和線狀數(shù)據(jù)以圖層的形式在圖中分層疊加顯示，各圖層要素相對獨(dú)立[10]，用戶能查看轄區(qū)內(nèi)山洪災(zāi)害相關(guān)信息，也可根據(jù)用戶需求開啟或關(guān)閉相關(guān)圖層，各要素標(biāo)識符號采用國家山洪項(xiàng)目辦規(guī)定的符號。

2) 關(guān)聯(lián)分析

① 危險(xiǎn)區(qū)統(tǒng)計(jì)匯總

該模塊主要是從行政區(qū)劃和流域兩個(gè)層次統(tǒng)計(jì)匯總轄區(qū)內(nèi)的危險(xiǎn)區(qū)數(shù)量、人口等信息。以按流域?qū)哟谓y(tǒng)計(jì)匯總為例，用戶可選擇某條小流域(200 km2以上的小流域)，能自動統(tǒng)計(jì)該條流域內(nèi)山洪災(zāi)害的相關(guān)信息。以黎川縣資福水(流域面積247 km2)為例，危險(xiǎn)區(qū)統(tǒng)計(jì)見表1所示。

② 關(guān)聯(lián)展示

該模塊融合匯聚全省山洪調(diào)查評價(jià)成果數(shù)據(jù)，基于屬性的關(guān)聯(lián)、位置的拓?fù)浜蜆I(yè)務(wù)關(guān)聯(lián)關(guān)系，建立包括“危險(xiǎn)區(qū)-歷史山洪災(zāi)害-歷史成災(zāi)水位”“沿河村落居民戶-高程人口分布曲線-雨量/水位預(yù)警閾值”、“危險(xiǎn)區(qū)-雨量/水位監(jiān)測站”、“危險(xiǎn)區(qū)-預(yù)警設(shè)施設(shè)備”關(guān)系，實(shí)現(xiàn)各個(gè)成果的關(guān)聯(lián)挖掘及展示，以山洪災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防御“一張圖”形式呈現(xiàn)[11]，提供宏觀的全省的山洪災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)專題一張圖服務(wù)。

以“危險(xiǎn)區(qū)-雨量/水位監(jiān)測站關(guān)聯(lián)”為例，將山洪災(zāi)害危險(xiǎn)區(qū)關(guān)聯(lián)的各監(jiān)測站點(diǎn)以統(tǒng)計(jì)表的形式展示，單擊表格中危險(xiǎn)區(qū)能展示危險(xiǎn)區(qū)詳情信息，單擊監(jiān)測站點(diǎn)能展示該站點(diǎn)的水雨情相關(guān)信息。以龍虎山西源村肖家自然村為例，關(guān)聯(lián)危險(xiǎn)區(qū)與監(jiān)測站點(diǎn)關(guān)聯(lián)統(tǒng)計(jì)見表2所示。

表1 黎川縣資福水流域山洪災(zāi)害危險(xiǎn)區(qū)情況統(tǒng)計(jì)

表2 危險(xiǎn)區(qū)與監(jiān)測站點(diǎn)關(guān)聯(lián)統(tǒng)計(jì)

③ 檢索查詢

檢索查詢功能主要包括精準(zhǔn)查詢和模糊查詢功能，精準(zhǔn)查詢按照成果類型分為調(diào)查對象查詢、分析評價(jià)對象和文檔對象查詢[12]。

調(diào)查對象查詢是輸入相關(guān)信息后能自動定位該對象并閃爍提醒，定位調(diào)查對象所在位置后，可顯示出調(diào)查對象詳情，可實(shí)現(xiàn)圖到表，表到圖的查詢功能；分析評價(jià)對象查詢是定位分析評價(jià)沿河村落位置后，在地圖上顯示危險(xiǎn)區(qū)(轉(zhuǎn)移路線、安置點(diǎn))、沿河村落居民戶、測量斷面、歷史洪痕圖等。文檔對象查詢是指通過查詢顯示項(xiàng)目建設(shè)方案、調(diào)查工作報(bào)告、分析評價(jià)工作報(bào)告、調(diào)查成果報(bào)告、分析評價(jià)成果報(bào)告、審核匯集工作報(bào)告等WORD、PDF 形式相關(guān)文檔，可在線瀏覽、下載、打印。

3.3.2一張圖展示

1) 專題要素分布

專題要素包括危險(xiǎn)區(qū)、自動監(jiān)測站點(diǎn)、無線預(yù)警廣播、簡易雨量站、簡易水位站、水庫、堤防、水閘、防治區(qū)企事業(yè)單位、歷史山洪災(zāi)害、需防洪治理山洪溝等要素。通過提供的圖層要素面板，勾選需要展示的圖層信息，根據(jù)圖層勾選狀態(tài)，相應(yīng)圖層信息依次疊加在地圖上。采用密度圖、分布圖和統(tǒng)計(jì)圖三種展示方式從政區(qū)和流域兩個(gè)維度在GIS地圖上進(jìn)行多維度的分析、統(tǒng)計(jì)、展示及相關(guān)要素關(guān)聯(lián)查詢[13]。同時(shí)可根據(jù)縮放比例不同，選擇適合大小的圖層符號、顏色和和地圖元素進(jìn)行標(biāo)注。以危險(xiǎn)區(qū)專題要素展示為例，危險(xiǎn)區(qū)分布將分析評價(jià)成果中的沿河村落危險(xiǎn)區(qū)作為分析主體，采用密度圖、分布圖和統(tǒng)計(jì)圖相結(jié)合的方式，從政區(qū)和流域兩個(gè)維度在GIS地圖上進(jìn)行多維度的分析、統(tǒng)計(jì)、展示及相關(guān)要素關(guān)聯(lián)查詢。同時(shí)利用飄窗以及彈框等多種樣式，給用戶查看專題的詳情信息等。江西省危險(xiǎn)區(qū)要素的密度展示見圖3。

圖3 危險(xiǎn)區(qū)要素的密度圖展示示意

2) 危險(xiǎn)區(qū)展示

危險(xiǎn)區(qū)展示主要是對山洪災(zāi)害危險(xiǎn)區(qū)進(jìn)行展示，危險(xiǎn)區(qū)為地圖顯示最小單位，危險(xiǎn)區(qū)展示包括危險(xiǎn)區(qū)范圍、轉(zhuǎn)移路線和安置點(diǎn)等。

① 選擇任意危險(xiǎn)區(qū)，能展示該危險(xiǎn)區(qū)相關(guān)聯(lián)的所有信息包括“一表四圖”，即危險(xiǎn)區(qū)關(guān)聯(lián)信息統(tǒng)計(jì)表、危險(xiǎn)區(qū)控制斷面圖、危險(xiǎn)區(qū)劃分示意圖、危險(xiǎn)區(qū)防洪現(xiàn)狀評價(jià)圖、預(yù)警雨量臨界曲線圖。危險(xiǎn)區(qū)關(guān)聯(lián)信息統(tǒng)計(jì)表樣例見表3所示，選擇表中“泥灣”能展示該站點(diǎn)水雨情相關(guān)信息，選擇企事業(yè)單位、預(yù)警設(shè)施設(shè)備等統(tǒng)計(jì)的數(shù)字能展示相關(guān)企事業(yè)單位、預(yù)警設(shè)施設(shè)備的詳情；危險(xiǎn)區(qū)相關(guān)示意見圖4，能放大展示。

② 選擇轉(zhuǎn)移路線能顯示所屬危險(xiǎn)區(qū)、轉(zhuǎn)移路線長度等信息。

③ 選擇安置點(diǎn)能顯示所屬危險(xiǎn)區(qū)、安置點(diǎn)能容納人數(shù)、危險(xiǎn)區(qū)人數(shù)等信息。

表3 危險(xiǎn)區(qū)關(guān)聯(lián)信息統(tǒng)計(jì)表樣例

危險(xiǎn)區(qū)控制斷面示意

危險(xiǎn)區(qū)劃分示意

危險(xiǎn)區(qū)防洪現(xiàn)狀評價(jià)示意

預(yù)警雨量臨界曲線示意

3.3.3成果更新與維護(hù)

1) 新數(shù)據(jù)錄入

當(dāng)開展新場次洪水調(diào)查后，由調(diào)查單位將相關(guān)數(shù)據(jù)采集、分析計(jì)算后，將成果進(jìn)行數(shù)據(jù)審核，審核完成后將數(shù)據(jù)文件和多媒體文件更新至調(diào)查評價(jià)原始數(shù)據(jù)庫中。數(shù)據(jù)采集—審核—入庫流程見圖5。

2) 成果數(shù)據(jù)更新

成果數(shù)據(jù)更新主要針對調(diào)查的基本數(shù)據(jù)，由于山洪災(zāi)害調(diào)查最早開始于2014年，距今已有7 a之久，部分?jǐn)?shù)據(jù)與現(xiàn)今有較大出入，本模塊提供數(shù)據(jù)更新完善功能。

可更新的內(nèi)容包括社會經(jīng)濟(jì)情況、危險(xiǎn)區(qū)基本情況、“防治區(qū)—重點(diǎn)防治區(qū)—危險(xiǎn)區(qū)—沿河村落居民戶”、“防治區(qū)—危險(xiǎn)區(qū)—雨量/水位預(yù)警閾值”、“危險(xiǎn)區(qū)—?dú)v史山洪災(zāi)害—?dú)v史成災(zāi)水位”、“沿河村落居民戶—高程人口分布曲線—雨量/水位預(yù)警閾值”、“危險(xiǎn)區(qū)—雨量/水位監(jiān)測站”、“危險(xiǎn)區(qū)—預(yù)警設(shè)施設(shè)備”等關(guān)聯(lián)分析表及危險(xiǎn)區(qū)雨量、水位預(yù)警指標(biāo)的修訂。數(shù)據(jù)更新流程如圖6所示。

圖5 數(shù)據(jù)采集—審核—入庫流程示意

圖6 數(shù)據(jù)更新流程示意

3.3.4系統(tǒng)管理

系統(tǒng)管理實(shí)現(xiàn)平臺訪問與管理的分級管理功能，包括用戶管理和權(quán)限管理等功能[14]。實(shí)現(xiàn)基本的用戶添加、刪除功能；對用戶使用與數(shù)據(jù)操作權(quán)限的管理和配置，實(shí)現(xiàn)平臺的多級權(quán)限管理機(jī)制。

4 結(jié)語

依據(jù)前期山洪災(zāi)害調(diào)查評價(jià)成果，以危險(xiǎn)區(qū)為核心，深入挖掘分析山洪災(zāi)害調(diào)查評價(jià)實(shí)體對象及其對應(yīng)關(guān)系，基于WebGIS技術(shù)設(shè)計(jì)了江西省山洪災(zāi)害調(diào)查評價(jià)數(shù)據(jù)管理與應(yīng)用系統(tǒng)，系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)管理與分析、一張圖展示、成果更新與維護(hù)、系統(tǒng)管理等功能模塊。該系統(tǒng)盤活了海量調(diào)查評價(jià)數(shù)據(jù)，提高了基層防汛人員對山洪災(zāi)害調(diào)查評價(jià)數(shù)據(jù)的使用效率，現(xiàn)已于江西省各級水旱災(zāi)害防御部門獲得推廣應(yīng)用，同時(shí)可為其它地區(qū)開展相關(guān)應(yīng)用提供借鑒和參考。