中国计算机报

版日期：1999-06-24　总期号：834　本年期号：44

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gis和rs技术在城市三防决策支持系统中的运用
梁萼清
gis和rs技术在城市三防（防汛、防旱、防风）决策支持系统的应用，在国外已有成功案例，但日前在国内却还处于起步阶段。本文简要论述了gis和rs的技术特征，探讨了gis和rs技术在城市三防指挥决策工作中的应用，以期对市级三防决策指挥系统的建设提供参考。
随着水利行业计算机应用水平的提高，国内已有部分城市研制出以属性数据管理为主的三防信息系统，对三防信息采用数据库技术进行组织、存储、处理、分析，在一定程度上提高了三防决策的科学性。同时不难发现，对于与空间定位密切相关、层次性强、变化快、数据形式多样的三防信息，仅以数据库技术来组织三防信息，而不对空间分布特性进行分析而形成的决策信息，有明显的局限性和偏颇性，从而在一定程度上制约了三防指挥决策计算机化进程。现代三防指挥迫切需要将三防信息与空间信息集成，将三防决策支持模型与空间分析结合，以达到信息可视化、决策科学化。
gis（地理信息系统）针对特定的应用任务，存储事物的空间数据和属性数据，记录事物之间的关系和演变过程。它可根据事物的地理坐标对其进行管理、检索、评价、分析、结果输出等处理，提供决策支持、动态模拟、统计分析、预测预报等服务，广泛应用于工业、农业、交通、运输、环保、水利、国防、公安等诸多领域。rs（遥感）信息能够实时地、准确地提供地球表面的各种信息。gis技术与rs技术的结合，可使rs的信息量大、实时性强的特点与gis的信息直观、能进行空间分析的优势相互补充，两种技术在水利、三防决策指挥系统中的运用，将使水利、三防信息的管理、分析形象化、可视化，结合空间分析的三防决策、预测预报将使三防决策科学化、形象化，并最终走向实用化。
三防指挥决策支持系统的体系结构
市级三防指挥部门承担的抢险救灾指挥、组织工作，在日常工作中，必须及时掌握与灾情有关的风情、雨情、水情、潮情、工情，落实抢险救灾组织机构、物资。在灾害发生时，根据有关三防信息，进行灾情预测，并进行损失预估，制定可行的调度预案，以供领导决策参考。灾害发生后，必须对灾害损失进行统计，对各种物料消耗进行补充。
根据市级三防工作流程，三防指挥决策支持系统可由以下几部分组成：
1．信息接收处理分系统
风、雨、水、潮情等动态信息以及工情主要是由自动遥测采集后，通过无线或有线的方式传送到指挥信息中心，信息接收处理分系统主要将遥测数据规范化后转换入综合数据库，并且提供非遥测数据的手工录入，提供对综合数据库数据的编辑。
2．灾情监视分系统
灾情监视分系统是为汛期值班服务的，实时监视与灾情密切相关的风、雨、水、潮等信息，对以上信息的超标予以报警。
3．综合信息服务分系统
综合信息服务分系统主要是为灾情分析以及三防日常事务处理服务，提供对气象信息、雨情、水情、潮情、工情、旱情、灾情、历史灾情信息、抢险救灾信息、社会经济信息、水利法规及相关文件的查询。
4．决策支持分系统
决策支持分系统是针对各种灾害的发生特点，建立决策支持模型，对各种灾害的灾情进行仿真，对灾害损失进行预估，为减灾决策提供可行的调度预案。在灾害发生后，对灾害损失进行统计分析，并对决策支持模型进行修正。
gis技术在三防指挥决策中的运用
采用gis技术作为多源三防数据集成的平台，在关系数据库的基础上，建立了图形数据库，将各种地理要素叠置于电子地图上，并且与关系数据库中的属性数据、遥感影像数据相联系，将数据、文本、多媒体信息、图像图形集成于一平台上，进行空间定位与属性一体化管理，使信息可视化。在集成信息的基础上，结合空间分析和模型，为水利规划和抢险救灾服务，使三防指挥决策支持系统决策科学化。
gis技术在三防指挥决策系统中的应用主要有以下几方面：
1．作为多源三防信息集成的平台，提供信息服务
gis技术的采用，将gis技术所特有的、强大的图形管理功能引入三防指挥决策支持系统。在建立空间图形库的基础上，gis支持以下基本图形应用：
1）电子地图的应用
在将各种三防信息显示在电子地图上，可形象地表示水系、水库、蓄滞洪区、水利设施、抢险救灾物资储放点、抢险队伍分布、避险中心分布、交通干线、水源供水管网、排水管网的分布情况。
2）数据的显示、查询功能
实现图形对象和属性的相互查询。可以根据图形对象查询对应的属性，也可根据属性组合定位图形目标。可在图形目标上进行查询，范围可以是圆、矩形、不规则多边形或由地理坐标确定。
3）统计
利用gis提供的强大的统计功能，可对给定区域内的属性数据进行统计分析，并将统计结果以各种图表形式表示，如面分布图、直方图、柱状图、线状图、离散点分布图等。
2．实现以空间分析为基础的三防信息的综合分析
三防信息是一个多要素的综合体，各要素间具有时间序列和空间特征。gis为我们综合分析各种具有时空要素的三防信息提供了现代化的手段。
1）空间量算
gis系统是一空间信息系统，利用gis应用程序，以分别从一维、二维空间实现对研究对象长度、面积的快速量算。
2）距离测算
可快速测算线状物的长度。譬如：测算河道长度、宽度；测算交通干线长度、宽度；测算海岸线长度；测算水源供水管网、排水管网长度。
3）面积计算
可对面状物进行面积计算。如可计算水库面积、河道面积、行政区划面积等。
4）断面分析
可对河道、海岸线、水源供水管网、排水管网进行断面分析。
5）空间叠加分析
gis技术可提供矢量－栅格一体分析，可对不同要素的图层进行叠加分析。目前的多数gis都提供了矢量与矢量叠加、矢量与栅格叠加的功能。利用叠加分析，可将任意选择的要素进行空间叠加分析，以帮助我们进行专题分析。如将跨空间连续变化的雨量信息的降雨专题图与行政区划的叠加，形成各行政区划内的平均或最大降雨量图；将不同时间序列的海岸线图层进行叠加，可观察海岸线的沉陷、位置偏移等。
6）缓冲区分析
利用缓冲区分析，可进行点、线、面的缓冲分析。通过在海岸线、河道、水库周围建立缓冲区，可对缓冲区内各要素进行统计，如统计缓冲区内社会经济信息、抢险救灾信息（抢险物资、抢险队伍及避险中心）、水利设施信息（水闸、泵站等）；估算缓冲区面积；结合高程、防洪排涝设施对周围地区进行防洪风险分析，不仅为抢险救灾决策提供有力的辅助手段，同时还可为城市规划、保险行业保费估算提供非常重要的依据。
7）网络分析
资源供给网络划分：结合水系及水利设施的分布，可对防汛物资分布、防汛队伍的分布进行评估及优化；结合社会经济信息，还可对避险中心的设置进行评估及优化。
资源调拨及最佳路径分析：根据出险地点及灾情，结合最佳路径分析（距离最短或时间最短），提供最优及次优资源调拨方案，提供最优及次优抢险队伍调度方案，结合避险中心分布，提供最优及次优疏散路径。
8）确定最近设施
可根据时间、距离最短确定最近设施。如找出离出险点最近的阀门。
9）提供清晰的指示
可根据需要生成清晰的指示，如可在交通线上标注离当前点距离为某给定值的线路，可以标识出某两交通路口间所有距离小于某给定值的线路，可标注出某两水厂间所有的供水管网，可标注某受淹点周围的所在排水管网。
10）三维应用
根据等高线、高程点、地形线（如水崖线、陡坎）可产生地表模型，可对地表模型进行三维显示，如用三维地图、飞行动画、剖面提取、土方填挖计算等。
3．专题图件的生成及应用
gis提供了强大的制图功能，可绘制任一比例尺的地图，可对类图件进行任意的分幅和拚接，并且可绘制任一给定区域的单要素专题图或多要素专题图。
结合属性数据库与空间数据库，可绘制水利设施分布图，也可将各种水利设施分类制作专题图（如泵站分布图、水闸分布图等），通过对雨量原始数据的分析，还可绘制点雨量图、面雨量图。
利用gis技术与决策支持模型的结合，还可制作抢险实施方案图（包括人力物资调度、人员疏散、交通管制等）、抢险预案图、洪水淹没图等。
精彩点评
gis、rs技术在三防指挥决策的采用，将使决策者及时掌握生态环境的动态变化，直观、迅速了解风、雨、水、潮、工情、灾情以及抢险救灾信息，通过对各种灾害所可能造成的损失形象、科学的预测，使决策者的决策更具针对性、科学性。gis、rs技术在三防指挥决策的应用，不仅为三防指挥决策提供技术支持，还可为水利规划、水土保持、水源规划提供技术支持。
gis、rs技术在水利行业的应用在国内还处于起步阶段，随着新技术在水利行业应用的不断发展，三防抢险救灾决策支持系统将会朝着更科学、更实用、更规范、更可靠的方向发展，真正起到为领导决策提供科学、可靠的依据。