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摘要:黑龍江省幅員遼闊，江河水資源豐富，自然條件十分優越也十分復雜，屬于洪澇災害多發地區。在2013年、2017年都發生了較大規模的洪水災害。本文探討了利用GIS、GPS、RS等3S技術，建立黑龍江省防汛地理信息應急指揮系統，通過系統從災前的防汛保障、災中指揮救援、災后重建等多個角度，為黑龍江省防汛抗洪提供決策支持。

關鍵詞:防汛抗洪;GIS;GPS;RS

引言

黑龍江省地處東北地區北部，擁有廣闊的黑土地和豐富的江河資源，自然條件十分優越也十分復雜，屬于洪澇災害多發地區［1］。洪水汛情的突發性、歷史不重復性、相關環境的復雜性及洪水造成災害的嚴重性，決定了防汛指揮決策必然面臨著難度大、時效性強、風險度高等難題。防汛指揮決策是否正確、是否及時，將關系到防汛救災工作的成敗，并將直接影響國民經濟發展和人民生命財產安全［2－4］。近年來，在國家實施“一帶一路”等多項重大戰略背景下，在地理國情監測、應急測繪等新型業務推動下，在經濟發展新常態對地理信息需求引領下，在網絡技術、信息技術在測繪地理信息領域的加速滲透和深度應用的影響下，測繪地理信息行業面臨著新的機遇和挑戰，同時也對測繪地理信息行業提出了更高要求。其中一項重要任務就是應急測繪保障技術體系的建立與完善。目前，我國測繪地理信息應急保障體系已基本建成，應急測繪保障服務能力得到大幅提升。但是，在應對突發事件與重大自然災害工作中，如防汛救災指揮工作中，防汛地理分析、洪澇災害預警及評估等技術問題嚴重制約著工作效率，在快速響應等方面的能力還顯得不足，急需突破應急測繪保障技術瓶頸，完善應急測繪保障技術體系，提升我國應對突發事件與重大自然災害的處置能力。本文主要研究在基于3S技術、計算機技術、網絡技術的基礎上，基于SuperMapObject．NET開發黑龍江省防汛地理信息應急指揮系統，通過系統從災前的防汛保障、災中指揮救援、災后重建等多個角度，提升黑龍江省防汛應急測繪保障服務能力，支撐黑龍江省防汛突發事件應急處置與防災減災工作。

1SuperMapObject．NET介紹

SuperMapObject．NET是超圖公司開發的GIS系列軟件中的基礎桌面開發平臺，目前最新的版本是SuperMapObjects．NET9D。利用SuperMapObject．NET用戶能夠簡單快捷地在各種應用系統中嵌入地圖應用功能，大大增強了應用系統的可操作度和空間分析能力。SuperMapObject．NET的主要特點包括以下幾個方面:1)完備的SDX+數據引擎;2)完善的數據處理功能;3)全面的符號解決方案;4)堅實的地圖顯示與互操作基礎;5)完備的排版打印功能;6)專業、強大的地理空間分析功能［5－7］。SuperMapObject．NET提供的二三維一體化技術體系能保證二維與三維GIS技術的無縫融合，包括二維與三維在數據模型、數據存儲方案、數據管理、符號、可視化和分析功能的一體化，提供海量二維數據直接在三維場景中的高性能可視化、二維分析功能在三維場景中的直接操作和越來越豐富的三維分析功能［5］。突破了單純的三維只能查一查、看一看的瓶頸，推動三維GIS升華為面向業務管理和輔助決策的深度應用。本文通過SuperMapObject．NET提供的二三維一體化技術及強大的GIS功能建立黑龍江省防汛地理信息應急指揮系統。

2系統框架設計

黑龍江省防汛地理信息應急指揮系統采用C/S體系架構，基于組件方式開發，地圖引擎采用超圖的SuperMapObject．Net平臺，客戶端基于WPF開發語言進行開發，通過SuperMapObject．Net平臺集成基礎地理數據和防汛專題數據，客戶端采用二維地圖與三維場景一體化技術進行數據表現與展示，二維地圖與三維場景實現數據瀏覽一體化、數據編輯一體化、功能操作一體化，最終將研究內容集成到原型系統中并予以展示。系統框架設計如圖1所示。系統采用標準的三層體系結構，主要包括數據層、服務層和表現層。其中，數據層采用微軟的SQLServer關系型數據庫系統或文件數據庫，實現各類防汛專題數據及基礎地理信息數據的高效存儲和管理;服務層采用Super-MapGIS平臺，通過SuperMapSDX+空間數據引擎，負責數據庫系統業務邏輯的實現，如空間數據的存取、表現和操作等;表現層是研發黑龍江省防汛應急指揮系統，滿足防汛應急指揮管理要求。

3數據庫設計

系統基礎數據包括黑龍江省全省矢量地圖數據、影像地圖數據、地形地圖數據，數據全部以緩存格式調用，按照地市單元進行緩存切圖。數據存儲邏輯結構圖如圖2所示。系統專題數據包括黑龍江省全省部分水利專題數據及2013年防汛期間的影像、圖表數據，針對水利專題數據及影像數據全部采用超圖格式的數據源形式進行存儲，數據格式為“．udb”，水利專題數據包括:全省重點水庫、水文站、橋梁點、涵洞點、堤防、橋梁線、路堤、主要河流、水庫壩、渠道、一般河流、雙線河、依比例水庫、不依比例水庫等，系統集成了2013年防汛工作期間使用的影像數據成果及電子圖集，并以此形成防汛案例庫，主要數據內容包括環境星影像數據、Cosmo影像數據、防洪專題圖數據、實時水雨情數據等。

4主要功能

黑龍江省防汛地理信息應急指揮系統在功能設計上共包括10個功能模塊，即基礎操作、防汛專題數據管理、查詢定位、標繪檔案、洪水分析、指揮救援、數據維護、災損評估、打印、防汛案例，其功能詳細設計如圖3所示。

4．1防汛保障

基于防汛日常業務需求，系統提供了基礎地圖及三維場景瀏覽功能，可以在二維地圖或三維場景下瀏覽查看基礎地理信息數據及防汛專題數據，并且做到了二三維一體化的數據瀏覽效果，其中基礎地理數據包括黑龍江省全域范圍的矢量電子地圖及遙感影像地圖數據，防汛專題數據包括全省重點水庫、水文站、橋梁點、涵洞點等共計14個類別。配合業務需求，系統提供了地圖常用操作模塊、可實現地圖放大、縮小、漫游、全圖、空間量算、場景切換、地名查詢等功能，保證了對全省基礎地理概況及防汛專題數據的實時、全面性的掌握。

4．2防汛應急指揮

當洪澇災害發生時，首先可利用系統提供的洪水淹沒分析功能，基于潰壩點位置、地形因子、植被因子等要素，快速模擬出受災地區淹沒范圍;針對受災范圍，可快速提取受災區域范圍內受洪水影響的村屯信息并對其進行統計定位，此外，利用系統可計算出受災區域的面積及過水體積等信息;在初步獲得了大致受災范圍后，利用系統提供的標繪檔案功能模塊，快速制定切實可行的應急救援指揮方案，形成的救援指揮方案可保存為檔案信息，并可利用系統提供的打印出圖功能進行打印出圖，實現了分析結果的導出、分發與系統集成，基于此功能可將淹沒分析范圍及救援指揮方案快速分發至各級防汛應急指揮部門中，保證了分析結果的信息協同與統一，為防汛應急指揮提供決策支持。為驗證洪水淹沒分析結果的準確性，以黑龍江省佳木斯地區同江市撫遠地區為試驗區，搜集整理了撫遠地區2013年防汛期間該地區淹沒影像數據，搜集整理了滿足研究應用需求的1∶50000DEM數據、30m分辨率DEM數據、90m分辨率DEM數據，并開展了數據處理、入庫等工作。基于撫遠地區2013年地區淹沒影像數據，開展數字化解譯工作，得到了該地區在2013年防汛期間受災地區的實際淹沒范圍。利用系統洪水分析功能，分別利用全省1∶50000DEM數據(25m分辨率)、全省30m分辨率DEM數據、全省90m分辨率DEM數據對2013年防汛期間佳木斯防汛段的撫遠縣淹沒地區進行了洪水分析誤差比計算，采用的誤差比計算公示為:誤差=模擬計算淹沒范圍－實際淹沒范圍實際淹沒范圍通過不同DEM分辨率的淹沒分析模擬結果，得到了該地區的洪水淹沒分析誤差百分比相關數據，其中基于1∶50000DEM數據的誤差值為37．05%;基于30m分辨率DEM數據的誤差值為85．43%;基于90m分辨率DEM數據的誤差值為93．43%。

4．3災后評估

在防汛應急指揮過程中，災損評估工作也是非常重要的一項工作，利用黑龍江省防汛地理信息應急指揮系統，可模擬出受災地區大致的淹沒范圍，以地區遙感影像為基礎，通過解譯計算，可統計分析出受災地區農業區域及城鎮建筑區域的詳細受災數據;其次結合地區涉經數據，可對受災地區的經濟損失進行整體評估，為后續救災安置提供決策保證。

5結束語

本文利用3S技術在黑龍江省建立了黑龍江省防汛地理信息應急指揮系統，極大地提高了黑龍江省防汛指揮的現代化水平。系統從防汛日常保障、防汛應急指揮、防汛災損評估、災后重建等多個環節，提供技術支持，為黑龍江省防汛應急指揮工作提供決策支撐，對于我國各級其他省份防汛指揮系統的建設具有一定的指導意義。

參考文獻:

［1］趙振宇．基于WebGIS技術的大慶市防汛指揮系統［J］．黑龍江水利科技，2007，35(1):79－80．

［2］張宏偉，魏鋒，佘遠見．基于Flex和ArcGISServer的城市防汛指揮系統的設計與實現［J］．地理空間信息，2011，9(6):34－35．

［3］祝曉明．防汛抗旱輔助決策系統設計與部分實現［D］．長春:吉林大學，2010．

［4］李玉剛，姜淑波，王永剛．部分縣市防汛自動測報系統建設存在的問題及對策［J］．黑龍江水利科技，2014，42(10):221．

［5］陳鵬，林鴻．基于SuperMap6R技術的二三位一體化研究［J］．測繪，2011，4(2):51．

［6］吳創奇．基于SuperMap的二三維一體化的WebGIS系統開發［J］．科技創新導報，2011(21):23．

［7］王洪昌，林富明，李梅．二三維一體化城市綜合管網系統設計與實現［J］．測繪與空間地理信息，2016，39(1):82－83．

作者：王洪昌 于慶國 劉恒飛 李冰 單位：國家測繪局黑龍江基礎地理信息中心