近年来，将GIS 技术与水文模型相结合，再根据数字高程模型DEM 预测、模拟显示洪水淹没区，并进行灾害评估，已成为GIS 应用和水利领域一个研究热点。笔者介绍了利用GIS 技术建立的小城镇洪灾淹没分析与应急决策系统的构架、数据库的建设及其实现的功能等内容。该系统解决了一系列关键技术：小城镇空间数据库的建库技术及三维可视化、洪水淹没范围的确定以及洪水淹没实时动态演示等，能够对洪水灾害及其损失进行分析预测，对洪水灾情进行快速评估，是小城镇政府部门科学地制定防洪和减灾对策，迅速有效地采取抗洪救灾措施的保障手段。该系统适合我国现有国情，有利于维护小城镇社会经济持续稳定发展，具有很强的现实意义。

洪水模拟及灾害评估研究是国际上普遍关注的课题。特别是近几年来，利用计算机和信息管理技术研究洪水灾害，将GIS 技术与水文模型相结合，再根据数字高程模型DEM（Digital Elevation Models）预测、模拟显示洪水淹没区，并进行灾害评估，已成为GIS 应用和水利领域一个非常前沿的研究课题。但大多数研究仍然是基于二维平面的GIS 技术，具体研究淹没三维可视化方法及计算机编程的却很少。小城镇是农村一定区域内的政治、经济、文化中心，小城镇在城市化进程中有着不可替代的作用，按照 “小城镇，大战

略”的部署，我国已进入城镇化发展的关键时期［3］。但与城市相比，小城镇在防洪减灾方面缺少应有的关注和重视，然而实际上小城镇由于其历史发展的原因，往往建成区与农田相互交错，基础设施不足，公共设施标准较低，没有明显的功能分区，防洪排涝系统不健全，甚至完全不设防等，使得小城镇在洪灾面前更脆弱，受灾的影响面也更广，灾后重建难度更大。1998 年长江发生了继1954 年以来又一次全流域性大洪水，长江流域的四川、重庆、湖南、湖北、江西、安徽、江苏等省市，城镇进水的县就达481 个，仅四川省就达327 个，损失十分严重［6］。因此，运用现代化手段建立小城镇洪灾淹没分析与应急决策系统是非常紧迫和必要的，是小城镇政府部门提前进行区域内的洪水淹没仿真分析、提前组织人员疏散、受灾预测和抢险救灾任务必不可少的重要手段。

系统技术框架

小城镇洪灾淹没分析与应急决策系统是利用各种信息技术和模型知识，通过人机交互方式辅助人们解决防洪工作中淹没分析和应急指挥救援等复杂问题，更好地满足防洪减

灾决策对空间信息的需求。对于选取小城镇规模的小型流域，系统要具有简单实用、快速方便的特点。该系统的总体目标是对洪水灾害及其损失进行分析预测，对洪水灾情进行

快速评估，科学地制定防洪和减灾对策，迅速地采取有效的抗洪救灾措施，以维护小城镇社会经济持续稳定发展。系统结构如图1 所示。


小城镇空间数据库的建库技术




数据的丰富性、正确性及现势性直接关系到系统的应用效果。为克服空间数据建库的各种局限性，采用基于高分辨率影像图进行屏幕矢量化，综合各种历史资料，构建小城镇空间数据库的技术方案。它充分利用GIS 软件的多源数据集成能力，集成高分辨率影像、高精度GPS 数据、历史规划设计数据和社会经济统计数据，快速建立高质量的空间数据库。其技术流程如图2 所示。




系统功能

1.洪灾损失预测和评估

   科学而精确地预测和评估洪灾经济损失，是防洪减灾中的一项重要工作。通过使用该功能，可以在灾害发生前，大致预测灾害发生地点及其淹没水深，且利用已有的易损性信息数据和社会经济数据，对洪水灾害损失进行预测性的快速评估，从而在洪水来临之前就做好一系列的防范措施（见图3）


2.洪灾三维演示模拟

   洪水淹没动态演示是在地形和建筑物三维可视化的基础之上，动态演示不同水位下洪水淹没的时空变化，重现或是预演小城镇洪灾下的全过程。系统通过对防洪减灾策略作试演和模拟，提供用以决策的科学依据，以评价策略的有效性，达到减少人力、物力投入，进而减小防洪减灾策略的盲目性。为了响应时触发事件，达到动态演示效果，首先需要在编程实现时插入计时器变量，按照一定的interval 时间间隔触发系统按新的高度重新绘制淹没后的水面，每一次重绘就是演示的下一帧动画，从而实现洪水水面的动态地上涨或下降，其中水体颜色赋为浅蓝色。为节约内存空间，地形与建筑物却不必重绘（见图4）。

  首先，要选择合适的安置点，确保不受洪水的袭击，不能让灾民做多次搬迁；其次，要合理地将各个灾区的人员、财产分配到各个安置点，不能简单地就近安置，因为每个安置点都有一定容量，而不能无限制接纳灾民；最后，是选择最佳撤退路径。用整个小城镇区域与洪灾淹没区域做减运算，即可得到避难场（见图6），洪灾的避难场地理所当然是位于高处，不能遭受水淹，否则就失去了灾民搬迁的意义了。

3.洪水淹没范围的快速确定

   运用GIS 技术快速、准确地模拟洪水淹没区域，是与当地各种专题图层进行叠加分析得出有关决策指标的前提，因此，对于确定人员疏散规模与灾害评估都具有十分重要的意义。基于DEM 计算给定的洪水水位下的淹没区，其水位高度值通过参照汛情预报获得。按给定水位计算淹没范围，实际上是假定淹没过程中，淹没区为“静态水平面”。这种淹没范围的近似计算模型实用、简单、快捷，能综合考虑降水淹没

和洪水淹没，有利于在防洪减灾中迅速做出决策，且偏于安全。

该技术快速实现步骤为：首先，人机交互输入淹没水面高度值；其次，对DEM 图层进行过滤计算得到水面高度值以下的区域，后将受淹区域导入跟踪层，并按照一定的风格显示在地图窗口中；最后，以此为基础与其他矢量图层进行求交或其他叠加运算（见图5）。

4.选择避难场地

   洪水来临前，组织灾民及财产安全转移是决策者必须考虑的问题之一。尤其是当运用GIS 技术模拟、预测出洪水淹没范围之后，如何安全快速地转移淹没区内的人员与财产，更是减少灾害损失的重要对策。这是一件非常复杂的工作，在执行过程中需考虑很多因素。

所以通过GIS 应用，将GIS 技术与水文模型相结合，初步建立了小城镇洪灾淹没分析与应急决策系统并有如下结论：

（1）通过建立小城镇洪灾淹没分析与应急决策系统，从而保障小城镇政府部门提前进行区域内的洪水淹没仿真分析、提前组织人员疏散、受灾预测和抢险救灾任务。

（2）依据洪水水位确定淹没范围后，利用综合数据库，对可能受淹地区的农业、水产、房屋、人口等数据进行快速评估，从而定量地预测某一地区未来洪水发生的强度、分布，并进一步预测可能造成的人员伤亡、经济损失以及社会影响等。

（3）快速高效构建小城镇空间数据库及三维可视化的技术方案，切合我国小城镇信息化的现状。

（4）基于静态水平面的淹没范围的近似计算模型，可以

有效迅速准确地计算出某一水位下洪水淹没范围，有利于在

防洪减灾中的迅速决策，且偏于安全

GIS的应用范围非常广，对于灾害应急，城市建设，商业选址等都有相关，

基于地理数据的收集，在依靠ArcGIS的功能，就能完成很多应用

GIS的应用产生于地图，Esri的制图大赛可以让你了解下自己的基础水准

报名地址http://www.esrichina-bj.cn/market/2012emc/index.html