污水處理設(shè)備 污泥處理設(shè)備 水處理過(guò)濾器 軟化水設(shè)備/除鹽設(shè)備 純凈水設(shè)備 消毒設(shè)備|加藥設(shè)備 供水/儲(chǔ)水/集水/排水/輔助 水處理膜 過(guò)濾器濾芯 水處理濾料 水處理劑 水處理填料 其它水處理設(shè)備
深圳市宏電技術(shù)股份有限公司
會(huì)員1.png)
深圳市宏電技術(shù)股份有限公司
暫無(wú)信息 |
閱讀：322發(fā)布時(shí)間：2020-7-10
洪水是一種常見(jiàn)的自然災(zāi)害，對(duì)人類(lèi)的生存和發(fā)展有著巨大的負(fù)面作用，因而防洪工作一直是重中之重。防洪的技術(shù)手段有很多，例如修建水庫(kù)、堤壩、分洪、蓄滯洪區(qū)規(guī)劃、河道整治等等，同時(shí)，人們對(duì)洪水的預(yù)防也非常重視，已形成了一套以洪水災(zāi)害預(yù)報(bào)、監(jiān)測(cè)與預(yù)警、災(zāi)害應(yīng)急救助、減災(zāi)知識(shí)宣傳與教育等為主要手段的完整預(yù)防體系。然而，我國(guó)幅員遼闊，各區(qū)域地理環(huán)境和氣候條件各不相同，這給我國(guó)的防洪工作帶來(lái)了很大的困難。因此，如何充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)，建立一套完善的城市防洪系統(tǒng)，對(duì)于保持我國(guó)的經(jīng)濟(jì)平衡發(fā)展具有極其重要的作用。
1 GIS概述
地理信息系統(tǒng)（Geographical Information Systerm，GIS）借助現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)對(duì)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲(chǔ)、分析和應(yīng)用的信息系統(tǒng)，它的實(shí)現(xiàn)涉及了計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通信、三維建模、環(huán)境科學(xué)、地球科學(xué)等多門(mén)學(xué)科的專業(yè)技術(shù)，是一個(gè)復(fù)雜的綜合性應(yīng)用系統(tǒng)[1]。在地理信息系統(tǒng)的支持下，人們可以對(duì)區(qū)域地理數(shù)據(jù)進(jìn)行空間分析、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)和輔助決策，解決了人類(lèi)面臨的許多難題。GIS 技術(shù)自上世紀(jì)六十年代誕生以來(lái)，已經(jīng)過(guò)了半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能、性能等方面均有很大的提升，并逐步在社會(huì)各領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。特別是在決策、國(guó)土管理、城市規(guī)劃、環(huán)境評(píng)估、軍事觀察等領(lǐng)域，更是發(fā)揮了不可替代的作用。目前，GIS系統(tǒng)正朝著大型化、復(fù)雜化、綜合化、智能化等方向發(fā)展。
2 GIS在防洪減災(zāi)方面的研究進(jìn)展
隨著GIS技術(shù)的不斷發(fā)展，它已在我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域中擔(dān)任著重要角色，其中突出的是防洪減災(zāi)、水資源利用管理、水環(huán)境和水土保持、水利水電工程建設(shè)管理等領(lǐng)域，尤其是防洪減災(zāi)領(lǐng)域，GIS更是*的關(guān)鍵技術(shù)支撐[2]。目前我國(guó)已初步引入了防汛決策支持系統(tǒng)、災(zāi)情評(píng)估系統(tǒng)、災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析系統(tǒng)、城市防洪系統(tǒng)等基于GIS技術(shù)的大型應(yīng)用系統(tǒng)，并在防洪減災(zāi)工作中發(fā)揮著重要作用。
盡管GIS技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于防洪防洪減災(zāi)工作中，但其應(yīng)用仍然有著很多不足，需要在今后的實(shí)踐中不斷完善和發(fā)展。首先，我國(guó)的防洪減災(zāi)系統(tǒng)多以小區(qū)域的防洪工作為主，在大型流域范圍內(nèi)的防洪工作仍未實(shí)現(xiàn)體系化，應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)十分有限；其次，當(dāng)前的GIS系統(tǒng)對(duì)硬件要求很高，需要投入很大成本才能保持系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)，大大提高了防洪成本，這給國(guó)家財(cái)政帶來(lái)了很大的挑戰(zhàn)；目前較多使用的是國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家研發(fā)的GIS系統(tǒng)，而國(guó)產(chǎn)的GIS系統(tǒng)雖然也實(shí)現(xiàn)了初步應(yīng)用，但其性能和可靠性與國(guó)外的成熟產(chǎn)品還有很大的差距。因此，我國(guó)要真正實(shí)現(xiàn)防洪減災(zāi)的全面信息化還有很長(zhǎng)的路要走。
3 Arc GIS在城市防洪系統(tǒng)中的應(yīng)用
3.1 Arc GIS概述
Arc GIS是由美國(guó)研發(fā)的一款地理信息系統(tǒng)軟件，具有二次開(kāi)發(fā)方便、空間分析能力強(qiáng)大、數(shù)據(jù)格式簡(jiǎn)潔等特點(diǎn)，在三維可視化應(yīng)用和大型系統(tǒng)建模等方面有著很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。Arc GIS 系統(tǒng)具有Arc Globe和Arc Scene兩個(gè)功能強(qiáng)大的三維場(chǎng)景展示平臺(tái)，可以借助計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和圖像處理技術(shù)把三維空間的復(fù)雜對(duì)象以適合于人眼進(jìn)行觀察的圖像顯示在屏幕上，同時(shí)允許操作者與之進(jìn)行交互。其中前者對(duì)矢量、柵格數(shù)據(jù)的處理比較方便，適用于數(shù)據(jù)量大的復(fù)雜空間展示，效果生動(dòng)逼真，應(yīng)用較為廣泛[3]。在實(shí)際的應(yīng)用場(chǎng)合中，Arc GIS系統(tǒng)通常與三維數(shù)字建模技術(shù)、紋理映射技術(shù)、大數(shù)據(jù)處理技術(shù)、衛(wèi)星遙感技術(shù)等*技術(shù)配合使用，以滿足更復(fù)雜的應(yīng)用需求[4]。
3.2 區(qū)域數(shù)據(jù)采集
地形數(shù)據(jù)是城市防洪系統(tǒng)的重要原始數(shù)據(jù)，考慮到城市地形不可能是*平整的，因此地形的三維可視化建模非常關(guān)鍵，一般采用數(shù)字高程模型（DEM）對(duì)地形進(jìn)行建模[5]。為了節(jié)省實(shí)地測(cè)量的時(shí)間和精力，本系統(tǒng)參考了科學(xué)數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)網(wǎng)站數(shù)據(jù)庫(kù)中的DEM 數(shù)據(jù)，其空間分辨率可達(dá)90 米，數(shù)據(jù)投影采用 UTM/WGS84 坐標(biāo)系。在網(wǎng)站中輸入某市的經(jīng)緯度坐標(biāo)即可得到大致的地形數(shù)據(jù)，再通過(guò)在Arc GIS 系統(tǒng)的Spational Analyst tools 對(duì)原始地形數(shù)據(jù)進(jìn)行范圍裁剪，獲得了研究區(qū)域的DEM 數(shù)據(jù)。
實(shí)體數(shù)據(jù)是三維數(shù)字建模中的必要信息，在三維建模前必須獲得區(qū)域?qū)嶓w的幾何、紋理、高度等數(shù)據(jù)?？紤]到城市建筑等實(shí)體的數(shù)據(jù)獲取難度太大，所以本文采用相應(yīng)區(qū)域的地形紋理數(shù)據(jù)對(duì)其進(jìn)行近似，紋理數(shù)據(jù)來(lái)源于Goolge Earth。
3.3 三維地形建模
為了對(duì)某市防洪系統(tǒng)進(jìn)行模擬，對(duì)該市進(jìn)行三維地形建模是必要前提。從當(dāng)前的技術(shù)來(lái)看，三維地形建模可以通過(guò)三類(lèi)方法實(shí)現(xiàn)，分別是三維建模軟件（如3DMAX）、二維數(shù)據(jù)與高程信息疊加、以及數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量。其中一類(lèi)視覺(jué)效果好，但地理屬性不易表達(dá)；第二類(lèi)對(duì)于細(xì)節(jié)的呈現(xiàn)有所欠缺，因而只適用于小區(qū)域建模；第三類(lèi)可確定真實(shí)性與精度，但投資過(guò)高。綜合考慮精度與成本因素，本文采用了二維數(shù)據(jù)與DEM疊加，再結(jié)合遙感圖像實(shí)現(xiàn)三維地形的建模。如圖1所示。
圖1 DEM模型
3.4 洪水演進(jìn)模擬
根據(jù)氣象部門(mén)和*門(mén)的多年歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)得知，某市從1933-2005 年間現(xiàn)過(guò)6次不同程度的洪水淹沒(méi)情況，其中2003年洪峰流量超過(guò)5000m3/s，是典型的十年一遇洪水災(zāi)害。本文將對(duì)該次洪水的淹沒(méi)過(guò)程進(jìn)行三維模擬，以研究其洪水特性和演化過(guò)程。
洪水演進(jìn)模擬是一個(gè)復(fù)雜的數(shù)學(xué)迭代過(guò)程，因此對(duì)原始數(shù)據(jù)的質(zhì)量有較嚴(yán)格的要求。一般要求二維的地形數(shù)據(jù)滿足完整性、一致性、準(zhǔn)確性等要求，對(duì)于三維空間數(shù)據(jù)，還應(yīng)保證其空間關(guān)系和多源數(shù)據(jù)的一致性。為了保證地形模型的真實(shí)性，本文對(duì)于復(fù)雜的局部地形采用了調(diào)整實(shí)體下腳點(diǎn)、同時(shí)細(xì)化 DEM網(wǎng)格的方法對(duì)模型進(jìn)行了修正，使洪水演進(jìn)的模擬更加符合實(shí)際。
據(jù)歷史數(shù)據(jù)顯示，該次洪水持續(xù)了50天，共經(jīng)歷了6次演化，是近幾年來(lái)比較罕見(jiàn)的慢演進(jìn)速度洪水災(zāi)害。為了更直觀生動(dòng)地展示該次洪水的演化過(guò)程，本文采用了Arc Scene平臺(tái)的動(dòng)畫(huà)功能對(duì)洪水的演化行為進(jìn)行模擬，通過(guò)對(duì)相應(yīng)屬性的動(dòng)畫(huà)軌跡進(jìn)行控制，即可實(shí)現(xiàn)三維模型中某些實(shí)體對(duì)象的屬性變化。本文對(duì)洪水水位線分別為368米、372米、378米和382米時(shí)的淹沒(méi)范圍進(jìn)行了模擬，如圖2所示。
圖2 洪水水位線為（a）368、（b）372、（c）378、（d）382米時(shí)的淹沒(méi)范圍
根據(jù)地形數(shù)據(jù)得知，該區(qū)域的總體地勢(shì)情況是西北高、東南低，因此積水現(xiàn)象是在東南方向開(kāi)始出現(xiàn)的，隨著洪水水位的升高，逐步向西北方向淹沒(méi)，這與模擬的結(jié)果是一致的。當(dāng)洪水水位上升到372米時(shí)，區(qū)域東部表現(xiàn)為嚴(yán)重的洪水淹沒(méi)，但西部由于地勢(shì)較高受到影響還不算嚴(yán)重，此時(shí)可組織救援力量進(jìn)行人員和物資的搶救、轉(zhuǎn)移，以減小人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失；當(dāng)洪水水位上升到382某個(gè)區(qū)域基本被洪水吞噬，此時(shí)開(kāi)展救災(zāi)活動(dòng)將非常困難，必然會(huì)造成不可挽回的損失。
根據(jù)上述模擬結(jié)果，在Arc GIS系統(tǒng)還可以進(jìn)一步研究洪水的演進(jìn)路線和洪水總量計(jì)算等問(wèn)題，為城市防洪減災(zāi)工作提供全面的決策支持和實(shí)踐指導(dǎo)。
4 結(jié)語(yǔ)
本文對(duì)GIS技術(shù)在我國(guó)城市防洪系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了深入的研究，并根據(jù)歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，采用Arc GIS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)某城市區(qū)域的洪水演化過(guò)程進(jìn)行了模擬，為防洪減災(zāi)工作提供了有價(jià)值的思路。雖然GIS技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于防洪防洪減災(zāi)工作中，但其應(yīng)用仍然有著很多不足，特別是國(guó)產(chǎn)的GIS系統(tǒng)在性能和可靠性方面與國(guó)外成熟產(chǎn)品的差距。因此，我國(guó)要真正實(shí)現(xiàn)防洪減災(zāi)的全面信息化還有很長(zhǎng)的路要走。隨著城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，我國(guó)GIS技術(shù)將得到更快的發(fā)展，也將在城市防洪體系中發(fā)揮著更加重要的作用，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展保駕護(hù)航。
環(huán)保在線 設(shè)計(jì)制作，未經(jīng)允許翻錄必究 .? ? ?
請(qǐng)輸入賬號(hào)
請(qǐng)輸入密碼
請(qǐng)輸驗(yàn)證碼