防洪减灾信息系统.ppt

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1、防洪减灾信息系统 教学课件,一、从世界减灾大会通过的相关文件来看世界减灾战略二、从世界减灾大会热门论题看世界减灾发展的趋向三、从第二次世界减灾大会看中国减灾战略的调整四、我国减灾调整的新思路,第一章 绪论：中国减灾战略调整,（1）评估“建立更安全的横滨战略和行动计划”。（2）发表了兵库宣言。（3）通过了“20052015”兵库行动框架。（4）提出了“印度洋海啸预警系统建设框架”。,一、从世界减灾大会通过的相关文件 看未来世界减灾战略,（1）减灾高层论坛，（2）减灾专题论坛,（3）减灾区域论坛，（4）减灾公共论坛。,二、从世界减灾大会热门论题 看世界减灾发展的趋向,（1）由国家减灾调整到区域减灾

2、，高度重视高风险地区的减灾。（2）由部门减灾调整到综合减灾，积极推进典型区域综合减灾范式的建设。（3）由单纯强调科技减灾调整到科教减灾，全面组建减灾科技创新与教育普及体系。（4）由重视防灾抗灾工程调整到提高区域减灾能力，加强建设区域减灾预案与预警系统。（5）由重视减灾科技项目的实施，调整到加强减灾科技能力水平，全面建设满足我国实施可持续发展战略的减灾科技支撑体系。,三、从第二次世界减灾大会 看中国减灾战略的调整,实施“区域减灾”，“综合减灾”，“科技减灾”，提高区域减灾能力，加强减灾科技能力建设。,四、我国减灾调整的新思路,一、水文循环与水量平衡 二、河流特征三、河川径流的形成四、径流量表示方

3、法,第二章 水文学基础知识,大循环1、水文循环 小循环,一、水文循环与水量平衡,2、水量平衡全球平均状况：（1）非闭合流域任一年的水量平衡方程：（2）闭合流域任一年的水量平方程：（3）闭合流域多年平均：（4）,1、河流横断面；2、河流纵断面；3、河流比降与落差；4、水系与河网；5、河网密度。,二、河流特征,1、降雨过程时空变化2、流域蓄渗过程（植物枝叶截留，蒸发，下渗，填洼）3、坡面漫流过程4、河网汇流过程。,三、河川径流的形成,径流形成过程概括为：产流过程（蓄渗过程）运动 流域面上 性质 坡面漫流过程 地点 汇流过程 河网汇流过程河网内,四、径流量表示方法,1、流量（Q）单位时间内通过河流某

4、一过水断面的水体积（m3/s）。,按时间不同可划分为：日平均流量，月平均流量，年平均流量。,2、径流总量（W）：,W为m3,R为mm,3、径流深：,4、径流模数：,或,5、径流系数：,，以小数或百分数计算,一、洪水特征的表示形式二、洪水频率与重现期 三、洪涝灾害四、洪涝灾害系统（S）五、洞庭湖区洪涝灾害特点、成因与减灾战略,第三章 洪水与洪涝灾害系统,一、洪水特征的表示形式,1、洪水指强暴雨或迅速融冰化雪等引起江湖水量大量增加及水位急剧上涨的现象。2、洪水过程、最大洪峰流 量、最高洪峰水位，洪水总量，洪水历时。3、历史最高水位。4、防洪特征水位（以湖南省江湖水位为例）,防洪特征水位俗称防汛水位

5、。其作用为：（1）标识洪水对水利工程设施危害程度的特征值；（2）预警、预报防洪调度决策的重要依据；（3）评价工程防洪能力，洪水量级的重要指标。,防汛水位，警戒水位，危险水位“三防水位”警戒水位，保证水位，即“二防水位”。,表1 湖南省江湖主要测站防汛特征水位（m）,1、洪水频率在实测洪水样本系列中某洪水变量大于或等一定数量值的可能性大小即为频率。经验频率在全部实测洪水系列项中，按大小顺序排位的第项的经验濒率为，常用下列公式（数学期望公式）计算：相对频率即在洪水系列样本中，某一量级洪水出现的次数与洪水系列年数（n）之比值。,二、洪水频率与重现期,2、重现期这是洪水频率的另一种表示方法。指某洪水变

6、量 大于或等于一定数值,在很长时间内平均多少年出现一次的概念。重现期与频率的关系为：,（年）,3、利用重现期（或频率）划分洪水等级,表2 洪水等级及其划分标准,4、利用洪水等级确定防洪标准,表3 我国各类城市的防洪标准,5、洪水预报根据洪水形成和运动规律，利用过去和实时水文、气象资料，对未来一定时间内的洪水发展趋势的预测。,最高洪峰水位，最大洪峰流量（1）预报项目 洪水历时，洪水总量，洪峰出现时间,相应HQ法洪峰流量及相应洪水位（2）预报方法 降雨径流法（流域模型）洪水总量，洪水历时,1、洪涝灾害指灾害性洪水对人类生命财产及生存环境、资源造成危害性后果。2、洪涝灾害的基本特性（1）发生频繁，而

7、普遍（2）洪涝灾害类型多,冲击型 暴雨型洪涝灾害按致灾行为划分 淹没型 按成因划分 融雪型洪涝灾害 渍水型 冰凌型洪涝灾害 溃决型洪涝灾害,三、洪涝灾害,（3）多发性，群发性多发性在同一流域的汛期可发生 多次洪涝灾害。,群发性洪涝灾害链。（4）突变性与规律性,（1）孕灾环境子系统（E）孕育发生灾害性洪水的环境背景。（2）致灾因子子系统（F）能对人类生命财产及生存条件造成破坏损失的洪水，即灾害性洪水。（3）承灾体子系统（R）指灾害性洪水即致灾因子及孕灾环境作用的对象，是人类及其活动所在的社会与各种资源的集合体。（4）灾情子系统（D）指灾害性洪水对区域承灾体破坏，危害所造成的直接经济损失和间接经济

8、损失。,四、洪涝灾害系统（S）,（5）洪涝灾害系统理论分析a.洪涝灾情是致灾因子（洪水）及孕灾环境对承灾体共同作用的结果。b.在洪涝灾害系统中，人是承灾体的主体部分，人既是致灾因子，又是防灾抗灾害的主力军。c.洪涝灾情的大小，与洪水有效致灾能量，承灾体价值、数量、分布密度有关。d.洪涝灾害本身是一种自然、社会现象，是自然物质子系统和人文子系统共同作用的结果。,洪涝灾害发生频繁1、洪涝灾害特点 外洪内涝交织 洪涝灾情惨重2、洪涝灾害系统（1）孕灾环境：位于流域上游暴雨区中心附近，长江江水走廓，碟形盆地。a.7条河流洪水入湖，出湖洪水（2）致灾因子 仅一个口，受长江洪水顶。（灾害性洪水）b.江湖洪

9、水发生遭遇（碰头）c.人类对自然态洪水的放大,五、洞庭湖区洪涝灾害系统,表4 典型洪水年洞庭湖洪水遭遇情况（单位：水位m，洪量108m3）,湖区人口稠密,承灾体脆弱（防洪大堤长）,（3）承灾体 GDP产值在全省所占比例大，“鱼米之乡”粮棉生产基地,3.基于GIS的洪涝灾害损失评估指标体系设计 致灾因子.A.长江松滋虎渡藕池，湘水资水沅水澧水总入湖洪水量(15d 30d或汛期平均入洪水)，B.湖口七里山汛期平均最高水位，C.区间(汨罗江新墙河等小河流)入湖洪量。孕灾环境.A.暴雨过程(雨量历时或主汛期平均降雨量)，B.下垫面因子(地面相对高程坡度植被覆盖率土地利用类型等)，C.河网密度 承灾体.

10、GDP密度人口密度粮食产量防洪工程一洞庭湖区为例,一、洪涝灾害综合风险评估理论与方法二、洪灾综合风险微观结构组成特征分析三、洪灾综合风险评估四、洪涝灾害损失实测性评估,第四章 洪涝灾害评估理论与方法,一、洪涝灾害综合风险评估理论与方法,1、研究动态及意义 洪灾风险洪泛区遭受不同强度洪灾的可能性及其可能造成的后果。是当前国际上防洪减灾科学研究的前沿性课题。对防灾抗灾工程建设，洪灾损失评估、洪灾预测、预报具有重大意义。,2、洪灾综合风险宏观结构特征分析由致灾因子（洪水）的危险性，孕灾环境脆弱性和承灾体易损性则构成了洪灾综合风险的宏观结构。（1）致灾因子（洪水）危险性分析洪水频率，规模，范围等（2）

11、孕灾环境脆弱性分析自然环境，社会经济条件,（1）致灾因子（洪水）危险性分析洪水频率，规模，范围等设：为洪水有效致灾能量；为承灾体抵抗能量（阈值）；为洪水实际致灾能量；（3）承灾体易损性分析：防洪标准，资产密度，人口密度等。,大,（4）洪灾综合风险的宏观量化途径洪灾风险分析的基本过程，如下图所示：,宏观分析的概念模型 a.洪水危险性模型（1）洪水强度；洪水发生时间；洪水发生地点；洪水级量。a.预报模型：即为空间物理空间模型该模型最终成果有两种形式：b.统计模型：Prob(t,s,p)即为概率模型。,b.易损性模型（2）洪灾毁损率；淹没水深为H的洪水强度；洪水频率与淹没水深之间的函数关系。C.经济

12、损失和人员伤亡模型（3）经济损失及人员伤亡值；V洪灾毁损率；淹没水深为H时的洪水强度；洪水强度与损失之间的函数关系，可用统计方法得到。d综合型：（4）,1、结构组成特征 从水利科学角度上考虑，洪灾综合风险微观结构由以下6个方面组成：（1）洪水风险 洪水风险的大小一般用洪水风险率表示：即在一定年限内，实际来水量大于某一特定值的概率。,二、洪灾综合风险微观结构组成特征分析,历史洪水法，水文水力学模型法,试验模型法,地貌学模型法,洪水风险分析方法,（2）防洪工程风险（安全隐患）主要包括水库大坝安全风险，河流湖泊堤防风险，分蓄洪区风险。（3）防洪投资风险（4）洪泛区风险 防洪法中，把洪水泛滥可能淹没的

13、地区称为防洪区。主要包括3个部分：防洪保护区；蓄滞洪区；洪泛区。,（5）洪水生态风险 由洪水灾害诱发的次生灾害所引起的风险，如水质污染等。（6）防洪决策风险 综上所述，洪灾综合风险的6个方面互为因果，且同源洪水发生，它们之间具有连锁反应，于是形成了以洪水为主体的洪灾风险链。,2、洪灾综合风险链用风险度来体现，设洪灾风险链中6种风险事件的风险度分别为，则根据概率组合理论，整条洪灾综合风险链的风险度R可表示为：3、洪灾综合风险系统结构分析 洪水灾害风险系统是一个复杂庞大的开放型巨系统。（1）洪水具有种种不确定性（2）洪水风险系统的开放性（3）洪水风险系统具有层次性,开放系统,天体变化,人类社会活动

14、,环境系统,自然人类社会地球系统,地球变动,风险环境系统,洪灾综合风 险,洪水风险,防洪工程风险,防洪投资风险,洪泛区风险,洪水生态风险,防洪决策风险,微观研究,宏观研究,洪灾综合风险系统层次关系示意图,第n层,第四层,第三层,第二层,第一层,1、洪灾风险评估的定义2、洪灾风险评估的过程如下图所示：,三、洪灾综合风险评估,3.洪灾综合风险评估举例,渭河下游区域洪水灾害风险评价一.研究区域概况多为开阔平原，河道比降小，降水集中在7-10月，包括3个市城区、1个区、1个市和4个县,总面积为8029.7km2.,二.洪灾综合风险评估方法,1.选取评估指标从致灾因子孕灾环境的自然属性和承灾体的社会属性

15、岀发，运用定量方法把洪水灾害综合风险评价分为洪灾危险性评价和洪灾易损性评价。洪灾危险性评价选取降水量地形水系过境洪水和防洪工程等指标分析得出各因子的洪灾危险性影响分布图。洪灾易损性评价选取人口密度GDP密度单位面积年粮食产量指标。分析得出各因子的洪灾易损性影响分布图。2.区域洪灾综合风险评价模型R洪灾综合风险评价H洪灾危险性影响度L洪灾易损性影响度（1）,在洪灾风险评价过程中，主要运用GIS强大的空间分析功能，还有层次分析法(AHP)确 定权重，因子叠加法，以及对不同量纲和不同级别数据进行标准化的公式法和专家分级赋值法等。,三.评价过程与结果3.1洪灾危险性影响度评价降水对洪灾危险性的影响确定

16、降水因对洪水形成的划分标准即0影响度1.综合9个区的多年平均汛期（7-10）降水量和降水变率两个图层，利用ArcGIS软件得到图2,地形对洪灾危险性的影响影响因素：地形高程及地形变化程度。地形高程采用美国SRTM-3DEM数据，地形变化程度用相对高程差来表征，通过确定地形因子与洪水危险程度的关系，综合叠加DEM和数字高程标准差栅格图得图3。,水系对洪灾危险性的影响通过设置河网密度风险区宽度距离远近高程反映不同风险区受洪水侵蚀的程度。首先用ArcGIS软件中的Buffer功能将河流矢量图按不同的干支流不同的地形高程来做不同级别的风险区，然后根据风险区与洪水风险远近关系的原则，确定各级风险区对洪水

17、危险性的影响度后得到图4。,过境洪水对洪灾危险性的影响影响渭河流域过境洪水的因素诸多，这里选取与河道的距离，某一曲型倒灌地面高程与洪水位之差两个指标。通过叠加各影响度分级图而综合得过境洪水对洪灾危险性影响度图。防洪工程对洪灾危险性的影响用防洪堤密度来度量防洪工程对洪灾危险减弱的影响因子，以县级行政区为单元，计算每个区的堤防密度，堤防对洪灾危险性影响的的计算公式：Dd(LiWi A).(2）洪灾危险性影响的综合分析将各个致灾因子对洪灾危险性的影响相叠加就得到洪灾危险性的评价结果。叠加模型如下：,洪灾危险性影响度（降水w1地形 w2 水系 w3防洪工程 w4)(距离w5 典型倒灌年水位差w6 防洪

18、工程 w7)(3)根据实际数据统计资料专家意见，运用AHP法，建立层次结构模型，构造判断矩阵，评定各项指标的相对重要性，其判断值引入1-9，将判断矩阵的数值加以平衡给岀后，再利用Mathpro小型数量方法专家系统软件，求解判断矩阵的最大特征值和它所对应的特征向量，并进行一致性检验，则分别得各项指标的权重w1-w7。.将各权重值代入公式(3)即洪灾危险性影响叠加模型中。,为计算便于计算与输岀，将各数据集重新统一分类到1-10的值域，利用ArcGIS的Grid模块进行栅格叠加运算并分级后得图5。,3.2洪灾易损性影响评价以行政区为单位，选取某年各县市的人口密度GDP密度和单位面积年粮食产量作为洪灾

19、易损性的评价指标。其方法是：在ArcGIS中根据关关键字(各县市名称)，利用Join功能，将评价指标统计值与行政区图的属性数据相连接则可得到三个指标的空间分布图。(2)为了将三个指标的空间分布图转换成各自对洪灾易损性影响度空间分布图(图略)，,从统计特征分析出发，参考各指标的均值和标准差，分别把各指标范围分为5类，并赋于相应的影响度(或风险度)如下表：最后通过三指标的等权重叠加就获得了社会经济易损性综合影响空间分布图。,单位面积年粮食产量GDP密度人口密度影响度,3.3洪灾风险综合评价洪灾危险性影响度主要反映洪水风险的自然属性，而洪灾易损性影响度主要反映洪水风险的社会属性，二者的叠加即是渭河下

20、游沿线区的洪灾综合风险。利用Grid模块的地图代数功能，采用公式（1）即 R洪灾综合风险评价H洪灾危险性影响度L洪灾易损性影响度。进行叠加得到分辨率为90 90m的渭河下游沿线区的洪灾综合风险评价等级图(低风险较低风险中等风险较高风险和高风险)。,从图6洪灾风险等级图可知：洪水灾害风险度以渭河下游干流为中心逐渐向两边递减，即离干流较近，风险越大，反之越小；从行政区上看，西安市城区易损性影响度最高，大部分处于高风险区，临潼区洪灾危险度和易损度都大，其综合风险影响度也大。洪灾综合风险影响度与危险度和易损度密切相关，前者与洪水量级，地形高程，离河流远近有关。后者与承灾体的数量，分布密度，质量和总价值

21、有关。综合考虑多种影响因素，建立健全适合研究区域特点的评价指标体系以及风险大小标准是评价结果精确的关键。,评价方法,1.评价模型fijwjyij Fi？fij式中，fij为第i个样本第j项指标的评价值，yij表示第i种指标的归一化值，0Ii1。Fi为第i个样本洪灾综合风险指数Wj为指标i的权值。,2.指标权重计算传统的评价指标权重计算主要采用层次分析法，特尔菲法、模糊综合评判法、熵权法等，主观性较强，这里采用层次分析法,2.3.1数据的标准化一无量纲化处理设x为洪灾综合风险指数对应于m个时间段与n个评价指标的样本矩阵，有X（xij）mn，对初始数据做标准化处理：对于正指标，令yij（xijmi

22、nxij）/（maxxijminxij）对于逆指标，令yij（maxxijxij）/（maxxijminxij）其中，maxxij、minxij分别是第j个指标下各评价样本值的最大值和最小值然后采用-Score标准化公式ij（yijyj）/Sj进行标准化，其中，yj为第j个指标的均值，Sj为标准差由于计算熵时要取自然对数，因此指标值必须为正数，令uijzijd，其中d为使d,minzij略大于0的一个正数，得到标准化矩阵U（uij）mn2.3.2计算第j项指标下，第i个时间段指标值的比重pij：pij？，m1，2，3，,2.3.3 计算第j项指标的熵值ej：？其中k0，ln为自然对数，ej0设

23、k1/lnm，于是有0ej12.3.4计算第j项指标的差异性系数gj：gj1ejgj反映了指标数据值的差异性大小数据差异性越大，则gj越大，该指标的权重就越大；当某项指标下的数据完全相等时，差异性系数最小，为0,2.3.5 确定指标权重wj：wj？，n1，2，3，,1、洪涝灾害损失实测性评估的定义，目的及内涵2、洪涝灾害损失内涵（1）直接经济损失系指洪水直接造成人员伤亡及实物形态的财产，资产、资源等方面的损失。（2）间接经济损失系指生产、服务性活动受阻或中断所造成的损失。,四、洪涝灾害损失实测性评估,a.人员伤亡损失直接死亡、伤残人数、社会福利、救济等；b.经济财产损失房屋损坏、倒塌，生命工程

24、线破坏等固定或流动资产。c.灾区恢复、投入，减产损失灾区救灾投入，恢复期减产损失等。d.生态环境损失洪水对自然生态环境破坏损失。,洪灾损失内涵,（3）评估指标体系的构建,（4）洪灾损失评价定量方法简介,一、防洪减灾是一项系统工程 二、防洪减灾系统结构 三、防灾减灾的含义 四、防洪减灾系统工程,第五章 防灾减灾系统结构与功能,从减灾时序、要求和目的上讲，防洪减灾工程系统结构如下图所示：,二、防洪减灾系统结构,a.灾害型监测模式（2）监测网络的基本模式 b.行政管理监测模式,1、洪灾监测系统（1）洪灾监测程序如下图所示：,2、洪灾预警预报系统（1）洪灾预警对洪涝灾害发生的可能性及其危害程度的度量。

25、（2）洪灾预报对洪灾发生的时间、地点、强度作具体超前报道。,3、洪涝灾害短中期预举例（以洞庭湖区为例）（1）建立预报模型的思路湖口七里山洪峰水位（2）预报模型的建立与分析a.预报量的确定；b.预报因子的确定；c.建立预报模型：,式中,为预报值，即长江中上游地区出现大范围强降水过程，20d后湖口七里山出现的洪峰水位近似值。式中的复相关系数：,且复相关显著，回归方程有意义。,（3）试报结果如下表：,4、防灾系统避防性措施。5、抗灾系统各类抗灾工程措施的抗灾能力及洪灾发生中除险消除隐患活动及方案。6、救灾系统洪灾已经发生或正在发生中所采取的救灾措施。（1）救灾决策系统网络：,预案制定程序（2）救灾预

26、案 指挥决策机构 救灾预案组织机构 综合协调机构,（3）救灾预案的种类：,帮助灾区捐款捐物、保证资金到位7、援建系统 帮助灾民重建家园，恢复生产、生活,（4）救灾预案的特点及具体工作（主要包括5个方面）（5）救灾资源组合与救灾物资储备及调度。,一、GIS可以实现的基本功能二、灾情信息数据库设计三、信息管理与数据处理 四、防洪信息图形演示系统 五、防洪决策支持信息系统 六、“3S”技术集成及应用,第六章 洪涝灾害信息系统设计,1、数据的采集、检验与编辑。数据格式化功能2、数据操作 数据转换功能3、数据存储与组织4、数据查询、检索与统计，计算5、空间分析包括数字地形模型分析，空间特征的几何分析、网

27、络分析，数字影像分析，地理变量的多元分析等。6、可视化显示与输出。,一、GIS可以实现的基本功能,洪涝灾情数据库包含如下信息和资料：（1）流域地理信息：地理位置，集水面积，土地利用性质和分类面积，地面高程，地面坡度，面积高程关系；（2）社会经济信息：人口密度，人口分布，户数，房屋间数和面积；总产值，GDP，固定资产；（3）生命线资料、生命线类型、性质，长度，设计资料；,二、灾情信息数据库设计,（4）重点保护对象信息：名称、性质、位置、重要性参数；（5）提防工程资料：堤防性质，堤防长度，堤顶高程，堤顶宽度；（6）闸涵和泵站资料：闸孔数，闸孔面积，排涝能力，装机容量；（7）水库工程资料：设计水位，

28、校核水位，最大库容，坝顶高程，泄洪道尺寸，库容曲线；设计入库流量过程线，设计下泄流量过程线；,（8）河湖水系资料：河网密度，河道长度，河底高程，断面面积，库容，警戒水位，保证水位，历史最高水位；（9）水文气象资料：报汛雨量，水位，流量，排水量，用水量，蒸发量；（10）历史灾情资料：灾害年水文气象时空特征，灾害分类损失；（11）实时灾情统计和预测数据：淹没区域，淹没面积，淹水深度，淹水时间，受涝面积，分类经济损失，人员伤亡数，房屋倒塌数，生命线受损长度，水利工程受损程度。,在各系统、模块之间以及内部不断进行动态数据交换。（1）查询结果以彩色图像、图形、表格为基础的表现形式。（2）对于不同汛情，可

29、用不同图案、形状、颜色制作专业性标志。（3）GIS的信息包括图形、图像和数据库3大部分。数据结构：有数值、字符、矢量和栅格；图形和图像信息是按点、线、面、层记录的，图层数取决于服务对象所需要资料类型的多少和资料分析精度。,三、洪灾信息管理与数据处理,水系、地形、行政区、水利工程。水文气象测站，交通线。排水管网、重点保护目标、险工险段 每层图的内容、类型、比例尺、精度、对象，应作明确规定。,洪涝灾害损失评估所需图层类别主要包括：,四、防洪信息图形演示系统,1、系统组成：,建立防汛信息图形显示系统（水库、堤防、防洪排涝工程，蓄洪垸等工情、雨情、水情、险情、灾情）的目的就在于把这些不同类型的信息集合

30、在一起，以图形为主，结合图象和简单文本直观显示出来。,2、系统设计（1）设计要求：良好的用户界面、实用、查询迅速，良好的开放性。（2）设计过程 整个系统由系统总控程序，各个子系统，多个数据库及管理系统组成。,a.总控部分利用系统软件包提供的软件工具平台以及与外部程序的接口软件、编写控制文件，使图形、图象，文本形成良好的集成环境。b.平台软件提供了窗口，不同的菜单显示方式、图形、图象、文本，文件的各种显示方式等功能。c.数据库管理系统采用了FOXBASE，根据需要建立了图形、图象、工情数据、大中型水库等数据库。,（3）系统设计内容 a.大型水库信息查询 首先屏幕上显示湖南省大型水库分布图 选定所

31、要查询信息的水库后，屏幕上显示该水库照片，显示13项内容的菜单，供选择查询：水库平面位置图，水库简介，平面枢纽图，大坝剖面图，泄洪设施，调度方式，下游防洪状态，抢险准备，水情测报，库容曲线。,b.中型水库信息查询显示湖南地图及14个地州名称的菜单供选择调看。供选择查询：中型水库信息查询，城市防洪信息查询。,c.全省水系分布 显示全省水系分布图：湘、资、沅、澧、洞庭湖 选定流域后，省图中所选水系闪烁，显示水系图，提供如下信息：水文站名（库名），警戒水位，历史最高水位，实时水位，流量等信息，并按高程比例显示在河流大断面图（水库剖面图）上，形象地演示出当时河流水位状况，并列表显示该水文站：历史最高水

32、位、流量，出现时间以洪水频率表。调看洞庭湖防汛信息显示洞庭湖水系图，重点险工，洞庭湖渡汛方案，洞庭湖蓄洪堤垸信息查询，洞庭湖区重点堤垸位置图。,d.湖南省降雨量等值线图。,3、湖南省“96、7”洪水图形演示 显示全省水系图，推出五部分功能菜单供选择。天气形势分析；主要暴雨过程；洪水过程；水库调蓄作用；全省受灾情况。4、灾情、险情特殊情况汇报,五、防洪决策支持信息系统,1、“3S”技术一体化方式（1）分开但要平行的结合（不同用户界面，不同工具库，不同数据库）；（2）表面无缝的结合（同一用户界面，不同工具库、数据库）和整体的结合（同一用户界面，工具库和数据库）；（3）系统内既可处理图形，又可处理图

33、像，GPS与系统相接。,六、“3S”技术集成及应用,2.“3s”技术集成在实际应用的形式2.1 RS与GIS，RS是GIS主要的空间数据源和数据更新手段，RS提供的数据仅包括矢量或栅式的空间遥感数据，不包括某些反映目标属性的专题数据，而GIS则为遥感数据处理分类提供辅助信息，以提高遥感分析结果的精度。2.2 GPS与RS，GPS支持RS主要体现在一是为航空遥感飞行精确导航；二是支持空中三角测量，以减少外业控制点数量；三是测定遥感制图与解释处理所需的地面控制点。2.3 GPS与GIS，GPS是GIS釆集或更新空间数据的一种有效工具。,3、“3S”在洪灾监测中的应用,4、GPS在洪灾监测中的应用

34、建立洪泛区基本控制骨架；支持洪灾研究的RS技术实施巡航飞机导航，提供地面空降救灾的依据和范围；支持RS数据处理和制图；专题洪灾信息获取与定位。,一、GIS在洪涝灾害管理方面的应用二、洪灾损失评估系统的结构与功能三、城市洪涝灾情评估地理信息系统设计（以苏州市为例）四、城市山洪灾害多目标评估方法,第七章 洪涝灾情评估地理信息系统设计,（1）GIS可以实现基础信息的管理（水文信息，工程信息，自然地理信息，历史信息）；（2）计算洪水风险；（3）制作洪水风险图（基本风险图，专题风险图，综合风险图）；（4）通过三种方式查询洪灾风险计算结果：输入经纬度查询所关心受灾区域的基本信息和洪水风险信息；通过选择市县

35、区乡镇，查询所选市县区的基本信息和洪水淹没信息；选择洪水计算模型中的网格号，查询所选网格的基本信息和洪水风险信息。,一、GIS在洪涝灾害管理方面的应用,（5）洪灾经济损失计算与查询。1.对承灾体进行分类，2.利用GIS实现受灾区域的电子地图的网格化，3.根据行政区域与网格之间的地理位置关系，找到每一个网格所属的行政区域，4.根椐水力学特征数据如水深流速历时洪水到达时间生成不同计算方案下的行政区域内的淹没范围淹没水深分布淹没历时分布和流速分布等。5.根据假设不同的淹没区域计算每个受淹网格的面积与实际面积的比例，将行政区域内的各类资产按此比例分割到每个网格上，最后计算出洪灾损失值。,（1）评估系统

36、的构设 目的：在灾害发生前，发生中、发生后系统可预测或估算灾害可能发生的范围、强度。,二、洪灾损失评估系统的结构与功能,（2）洪涝灾害损失评估模块 a.模块可根据实时汛情监测信息、雨情、水情预报结果，拟定水利工程调度方案和防灾减灾措施；b.在洪灾发生之前，充分利用社会经济信息，历史同类灾情信息，分区分类预估可能发生的灾害损失，并对各种可能的调度方案，减灾措施进行对比分析，供防灾会商考虑。,c.在洪灾发生时，迅速估算已经发生的灾害损失，预估可能进一步发生洪灾的后果，对即将进行防洪调度，抢险救援方案进行评价分析，修订救灾抢险方案；d.洪灾发生后，模块根据灾后的损失数据，评价灾前、灾中、灾后各种措施

37、、方案、决策的合理性及效果；e.将模块估算灾害损失与实际统计灾害损失数据对比，如果两者差异较大，或对模型参数、结构作出修改，或对灾害统计数据作进一步核实。,（一）洪涝灾情评估地理信息系统的结构与功能如下图所示：,三、城市洪涝灾情评估地理信息系统设计（以苏州市为例）,1、GIS及数据库：（1）基本资料信息储存 地理信息资料；水利工程资料；历史灾情资料。（2）数据更新和动态交换 水文气象报汛数据；实时灾情统计数据；灾情预测和计算数据；灾后损失评估数据。,2、资料检索与显示子系统 根据需要，查询和显示各类分布图和基本数据表，采用表格、数据、颜色，指标图等形式显示和说明有关的水文气象、社会经济、灾情损

38、失，水文工程，自然地理特征等情况，并方便地将所显示的图形进行放大、缩小、漫游，调用相应的说明资料和数据。可调用和显示的图包括：苏州市行政图；苏州市水系图；苏州市水文站分布图；苏州市险工险段分布图；苏州市河道防洪特征示意图；苏州市堤垸区平均抗涝能力示意图；苏州市垸内信息查询图。,3、灾情计算和评估子系统（1）排涝计算采用水文模型，由致灾历时的降雨过程，根据各县市堤垸区排涝能力和方式，进行产流和汇流计算，得出各垸区产水总量。（2）洪水淹没面积计算根据产流汇流计算，分析区域淹水过程的深度，推求各县市洪水淹没的面积和范围。,（3）洪涝灾害损失计算根据洪水淹没的面积，范围、水深，历时，采用相关模型分析推

39、求各县市因洪涝所造成的经济损失。（4）前期水文气象过程显示洪灾发生前各报汛站15d的水文气象变化过程，包括每日水位，流量、雨量过程线，供灾害损失分析参考。（5）调看洪涝灾情计算结果在行政分布图上以颜色的深浅反映灾情损失程度，并可查阅各县市洪涝灾情损失数据。,（二）洪涝灾情评估地理信息系统的开发 以地理信息系统作为灾情评估系统的开发平台，采用国内外流行的GIS开发工具MapInfo，并采用Map Basic和Visual Basic作为开发语言，进行人机交互界面设计，以及基本资料信息的管理和数据交换。,系统的开发如下图所示（防汛地理信息系统制作技术路线）：,2.1 信息采集：地理资料采集，数据资

40、料采集，遥感资料采集2.2 信息处理（1）基本输入图层的确定，设计基本输入图层为24层。（2）各图层的输入：数字化仪，MapInfo自动识别位置信息，经纬度。（3）图形编辑：整形、合并和标注。（4）地理编码：使得GIS知道把数据放在地图何处。,2.3 创建专题地图 制作专题地图是根据某个特定专题对绘图进行渲染的过程。在MapInfo中可以创建6种不同的专题地图：独立值地图，范围地图，饼状地图，直方地图，等级地图，点密地图。,（1）先进的计算机开发软件具有很强的空间数据信息的查询，表达分析功能，满足灾前、灾中、灾后评估的要求。（2）洪涝信息一体化和可视化 对于不同汛情，GIS可用不同图案、形状、

41、颜色制作的专业性标志，直观地表现汛情现状及汛情变化趋势。防汛信息形象化表达提高了信息的可视性，如各河流的提防高度，警戒水位和实时水位可在相应地点以断面的形式表现出来。（3）与遥感信息的兼容性（4）可行和科学的灾情评估方法（5）具备兼容性和可扩展性,本 章 小 结,四、城市山洪灾害多目标评估方法,（一）山洪灾害评估的技术方法（1）在灾害发生之前风险评估方法 资料统计分析方法根据历史资料和文献，采用数理统计方法来实现，如基于网络的多因子统计分析法和主成分分析法。实验模拟方法对山洪灾害有一定认识基础上，通过实验模拟灾害的演进和成灾过程，提取致灾因子作为评估的依据。,数学模型法利用适当的数学模型对灾害

42、风险进行评估，如模糊综合分析法，模糊信息模型法，灰色系统模型法，破坏概率法，信息模型法、神经网络法等。RS和GIS法RS主要用于灾害调查，承灾体数据提取和动态监测，GIS用于数据贮存、处理、计算和建模分析。,（2）山洪灾害发生之后损失评估 主要有抽样统计外推法，灰色关联法，神经网络评估模型法，成本价值或修复成本价值，收益损失和成本收益价值损失核算模型和灾情综合调查基础上的多指标统计分法等。（2）城市山洪泛滥范围确定与危险区划 利用GIS模拟；数值模拟法。,（3）城市山洪灾害易损性评价 易损性表征承灾体遭受灾害可能导致的潜在损失多少与发生损毁的难易程度。其评价内容包括：a.划分易损体类型；b.调

43、查统计各类易损体数量及分布情况；c.易损性评价模型构建；d.核算易损性价值。RS技术为易损体的调查和分析提供了数据源，与GIS技术集成又为不同类型易损体数量统计提供了高效手段。,（4）城市易损体类型和数量统计 采用Quickbird卫星影象，全色分辨率为0.61m，按1：2000比例尺成图，将数据结果输入到ARC/GIS中进行分类统计与制图表达，获取城市易损体类型，面积计算结果。,（5）评价模型与价值核算 采用分类统计方法按如下评估模型，对山洪灾害易损体进行评价：式中：城市易损体财产价值；为 i类易损体平均价值；为 i类易损体的实际面积；为承灾体类型。,城市易损体价值分类,应用提供的统计和分析

44、工具，计算出评价区各类地物覆盖类型的面积和最终核算价值。,资源价值，如土地资源等。,资产价值，如房屋，生命线工程等资产价值占总损失80%以上。,（二）城市山洪灾害损失评估,，前面已讨论；，讨论如下：采用分类调查统计方法，按下例评估模型对山洪灾害不同危险区的期望损失进行核算：,式中：,山洪灾害财产损失，,为,类承灾体灾前的平均单价；,为,类承灾体发生j级损失率的数量；,为,类受灾体发生j级损失率时的平均价值损失率；,为受灾体类型；,受灾体损失等级。,（三）城市山洪灾害风险评价技术路线及方法 联合国提出的自然灾害风险表达式为：风险（risk）=危险（hazard）易损性（Vulnerability

45、）风险评价的技术路线包括了从RS和GIS的数据采集空间属性数据库建立评价指标体系选择空间分析山洪危险区划城市易损性分析城市山洪风险评价。在方法上，应用GIS的地图代数功能，将山洪危险度和易损度评价结果转为栅格数据，进行数字叠合分析，划分出高、中、低风险区的上下限界值，并用不同颜色或图斑表示各风险等级的区域，由此完成城市山洪灾害风险性评价图。,1、山洪灾害集成评估即是时间的函数，随时间的变化而变化，又是空间的函数，随区域的不同而不同。2、城市人口是山洪灾害易损性和损失评估的重要指标。3、城市受灾体的类型复杂而繁多，在评价指标选取上应充分考虑其科学性、合理性和可操作性。4、利用GIS的空间数据处理技术和高分辨率遥感影象分析方法，使复杂的城市山洪灾害多目标评估简便化，同时提高了评价精度。,本 章 小 结,