基于GIS的城市内涝预警预报系统设计讨论
时间：2021-04-12 07:52:33 来源：达达文档网 本文已影响 人 
摘 要 随着我国社会经济的发展，城市化进程快速推进，城市道路面积不断扩大，加上全球变暖使得极端气候发生频繁，各地城市内涝的问题日益凸显。目前，我国大部分城市均没有实现大排水设施建设，且小排水设施建设与管理水平因为年代与建设标准等诸多原因，并不能解决当前城市的内涝问题。基于此，有必要建立一套城市内涝预警预报系统，实现对内涝情况的实时监管。
关键词 城市内涝；预警预报；系统；设计
1 城市内涝
城市内涝是指由于强降水或连续性降水超过城市排水能力致使城市内产生积水灾害的现象。内涝灾害发生时，城市交通、网络、通信、水、电、气、暖等生命线工程系统瘫痪，社会经济活动中断，其灾害损失已远远大于因建筑物和物资破坏所引起的直接经济损失。近年来，随着社会经济的迅速发展和城市化进程日益加快，城区雨水可渗透地面越来越少，而市区降水汇集面却越来越大，导致城市内涝问题日益严重，给城市造成严重的经济损失和社会影响[1]。
2 关键技术介绍
2.1 GIS技术
GIS技术即以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，运用系统工程和信息科学的理论，科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据，以提供管理、决策等所需信息的技术系统。在GIS环境下，可以清楚地展现上述各类数据的空间分布特征。比如哪有河流、坑塘，哪里有公路、铁路，什么地方有排水管道、泵站，它们的排水量是多少，何处高、何处低，都能一目了然。但现有GIS的短处是，对各种信息的加工处理能力相对较低，不能承担复杂计算。因此，暴雨积水模拟仍以FORTRAN语言程序为计算工具。该系统设计了GIS与仿真模型的接口（预处理与后处理），可以比较方便地将基础信息数据转换成仿真模型能够识别的数据，也能将仿真模型计算结果转换成GIS能够调用的数据。
2.2 WEB发布技术
城市内涝预警预报系统的监测和预报信息，通过网络发布能实现信息共享的目的，为相关部门防灾减灾决策提供客观的科学依据，对提升城市应急服务能力有着积极的作用。利用地理信息系统（GIS）技术、数据库技术、Web技术，通过强化技术研发，实现内涝预警预报产品网络发布系统。主要功能有：对模式计算的积水深度以较为直观的图形形式输出和指定区域放大；根据自动气象站或观测站的站点地理信息进行定位，将实况数据显示在地图上；从数据库中读取积水模式计算数据，将超过设定数据的地区以特殊的颜色显示出来，以闪烁方式提醒；根据前期实况数据和预报数据，将各个网格区域积水深度的变化以折线曲线方式显示出来。在信息资源共享上，项目实现了与成都市防汛指挥系统的无缝对接，实现了气象综合监测、城市内涝预报产品信息、卫星云图等所有共享资料的实时、快捷传输、自动入库资料，达到内涝系统产品的全面信息共享[2]。
2.3 数据库技术
数据库技术是信息系统的核心技术，是一种计算机辅助管理数据的方法。它研究如何组织和存储数据，如何高效地获取和处理数据；是通过研究数据库的结构、存储、设计、管理以及应用的基本理论和实现方法，并利用这些理论来实现对数据库中的数据进行处理、分析和理解的技术。它研究和解决了计算机信息处理过程中大量数据有效地组织和存储的问题，在数据库系统中减少数据存储冗余、实现数据共享、保障数据安全以及高效地检索数据和处理数据。系统所需的基础空间信息包含以下方面。①城市地理信息：行政区域的划分，道路、桥梁、铁路、高速公路的分布等。②城区及郊区的河道地形信息：市管、区管、镇管的河流空间数据。③工程设施信息：排水泵站空间分布、控制的排水区域、泵站排水能力等。④城市化信息：交通网络分布，重要企事业单位、学校、医院及固定资产信息等。⑤城市历史暴雨天气过程的积水分布信息：积水区范围、积水深度情况。
3 系统功能的实现
3.1 对各类不同参数的测试数据进行综合管理
排水管网监控预警系统可以在线接收排水管道水位、城区积水监测点、河道水位监测点、雨量监测点（拦水坝）等相关数据，解决了管理人员需要面对多类采集系统的困难。
3.2 数据在线采集、查询与统计分析
在线采集管道水位监测数据、积水数据、雨量数据等，并在地图上标注显示，且提供以图表方式查看实时数据和历史曲线的功能。提供历史数据查询功能，可根据时间、监测点等参数查询历史数据，并能够根据一定周期或以自定义形式导出监测数据的统计報表[3]。
3.3 防汛内涝数据接入
该模块提供外部数据的接人功能，可接入气象部门的天气数据、水利部门的水情信息、交通部门的视频信息，以及其他工情灾情信息。为各级领导防汛指挥调度提供了快速、可靠、科学的决策依据，与水情、工情信息相结合，实现实时水情信息、工情信息的查询与展示，提供更加生动、形象、直观的决策参考。
3.4 预警信息发布
当各项监测数据异常时，系统将会自动报警，并弹出报警窗口，显示具体异常信息，包括异常位置分布点，报警预警等级等。当预测或检测到险情时，可第一时间将各类预警信息通过网络、短信、LED大屏等方式发送给值班人员或普通群众，以便于其对灾情的处置和应对。
3.5 综合调度与信息维护
系统支持对泵站的远程控制，可以根据泵站水池水位信息，以及降雨信息、管道水位信息等选择开启或关闭泵站，做到综合分析与统一调度。还有做好道路积水监测站、雨情监测站等各类监测点信息和相关硬件的维护[4]。
4 结束语
综上所述，本文研究的基于GIS的城市内涝预警预报系统能够契合当前城市内涝与防汛需求，系统整体上实现了对城市内涝的实时监测和预警预报。为城市雨情、汛情、涝情实时动态监测、预警提供基础信息，为城市气象灾害及次生灾害的科学防范和指挥调度提供决策依据，对提升城市应急服务能力具有积极作用。但城市建设发展导致的路面高程、排水设施、地下管网等各类资料随着城市化建设而不断变化，因此该系统还应将在实际应用中不断调试、完善。
参考文献
[1] 刘学勇.治理城市内涝的方案探讨[J].河南水利与南水北调，2015，（18）：69-70.
[2] 周玉文.内涝防治中降雨历时和雨型的选择[J].工程建设标准化，2017，（08）：16.
[3] 宋兵跃，吴建平，周杨，等.市政排水设施安全运行监测及预警标准研究[J].市政技术，2014，（06）：83-86.
[4] 何嘉莉，陈兵，姜涛，等.城市内涝在线监控与信息服务数字化系统设计[J].中国给水排水，2014，（01）：94-98.
