GIS的洪灾损失评估》

地理信息系统毕业论文

题目：GIS洪灾损失的评估

专业：地理信息系统

主考学校：兰州交通大学

准考证号：460511126015

指导教师：

姓名：李锦

2012年6月20日

目录

摘要 (1)

绪纶 (1)

1 应用于洪灾损失评估的地理信息系统 (2)

2 洪灾损失评估方法 (3)

2.1 洪水淹没范围的计算 (3)

2.2 基于GIS技术的洪水淹没水深 (4)

2.3 洪灾损失评估方法 (4)

3 洪灾损失评估实例 (6)

4 结语 (6)

5 参考文献: (7)

摘要：出建立洪灾损失评估的地理信息系统途径,河道及行洪区洪水仿真模拟的计算方法,

提出洪灾损失评估的直接经济损失计算法和研究成果法,并以北江大堤为实例,验证该文提

出的洪灾损失评估方法。

关键词:地理信息系统、洪水仿真模拟、洪水灾害、损失评估

绪纶：洪水灾害评估是防洪决策的重要组成部分,是防洪调度决策的重要依据,按洪水灾害发展的不同阶段和过程,可分为洪水灾害的灾前预评估、灾中跟踪评估、灾后调查评估。针对各个阶段,洪水灾害评估的研究目的与用途、内容与方法均有所差异。灾前评估是依据洪水风险图、调度方案、地面预测的水位及流量信息,确定淹没范围,利用综合数据库,对可能受淹地区的耕地、房屋、人口、国家和集体资产进行快速评估,为方案选择提供科学的依据,同时针对调度方案,提供可能淹没区人口转移避难的方案。在防洪过程中,洪灾预评估主要是根据气象信息及降雨预报,预报出降水的类型、范围,根据历史资料,分析该量级的降雨类型降到某一范围内能否引起洪灾,如果属于致灾的范畴,利用降雨模型与洪水预报模型,并结合地理信息系统的方法,定性或定量地预测某一地区未来洪水发生的强度、分布,并进一步预测可能造成的人员伤亡、经济损失以及社会影响等。灾中评估主要是在实际洪水发生过程中,应用地面观测站网、遥感和地理信息系统(GIS)跟踪灾害的发展,准确的成灾地点,洪水强度和灾害特征等,根据预报和调度结果以及洪水淹没的遥感影像图,通过采集灾情信息,对实际发生的灾情核实、统计、上报灾害损失,快速判断洪水的影响范围、受灾人口数、人口转移、淹没损失等,以便及时采取减灾救灾措施和对策。在灾害发生过程中,根据实际淹没情况、专家经验或遥感实时监测图像,确定淹没范围,利用综合数据库数据或灾情遥感图像,对可能受

淹地区的耕地、房屋、人口、国家和集体资产或淹没区土地利用分类面积实施统计或进行快速评估,为方案修订、组织抢险救灾提供科学依据。灾后评估主要通过现场调查、统计上报,以及地理信息系统与遥感方法来完成,主要评估内容包括:灾后现场调查、统计损失,次生灾害的影响评估,间接损失估算,灾害对社会与环境影响等,是灾后进行救灾复产的重要依据。

1 应用于洪灾损失评估的地理信息系统

在洪灾损失评估时,要将各种社会经济数据和空间地理数据进行综合处理,来对可能形成的洪水灾害所造成的损失进行评估。因此,洪灾损失评估是以地理信息系统为基础的,而地理信息系统的基础是空间数据,空间数据是指以地球表面空间位置为参照的自然、社会和人文经济数据,可以是图形、图像,也可以是文字、表格和数字等。空间数据主要包括:

1)基本地理数据是所研究的地理区域的经纬度和直角坐标、地形地貌、河流水系、土质植被、道路交通、行政区域、人口居民地要素等;

2)专题信息数据是指和洪水灾害有关的气象数据、土地利用数据、岩性及渗透性数据、基础设施分布数据、水利水文数据、水利工程布局数据等。应用于洪灾损失评估的地理信息系统包括数据输入、数据处理、空间分析和数据输出等几个部分。

(1)数据采集与编辑处理主要用于获取数据,保证空间信息数据库中的数据在内容与空间上的完整性、数据逻辑一致性与正确性等。

(2)数据存储与组织管理涉及空间数据和属性数据的组织,矢量数据、栅格数据或矢量/栅格混合数据等,是常用的空间数据组织方法。空间数据库中主要有两种数据结

构以及各自不同的编码,分别是矢量数据结构及其编码、栅格数据结构及其编码。

(3)空间查询与分析是地理信息系统的主要功能和核心功能。

洪灾损失评估中具体表现为:

1)洪水模拟。当假定某量级的洪水发生时,在洪灾区域内,洪水演进的路线、洪灾发生的强度等。当某处决口时,可能造成受淹的区域,都是通过地形分析和DEM的处理等实现的;

2)灾情评估。通过社会经济要素和洪水发生区域的图层叠加,确定洪水淹没的区域,然后确定淹没区域内的人员和财产状况的受损度,从而确定洪灾损失情况;

3)避难转移。运用风险与地理空间分析方法,分别确定不同洪水发生条件下避难区的人口数、转移路径、可提供后勤援助的单位和可提供救护的医院等。

(4)图形与交互显示。地理信息系统为用户提供了许多用于地理数据表现的工具,其形式既可以是计算机屏幕显示,也可以是诸如报告、表格、地图等硬拷贝图件;地图是地理信息系统最主要的输出形式。在洪水预警预报系统、洪灾损失评估和洪水风险规划等过程中,都可以把地图作为主要的输出产品,地图和属性数据之间可以进行一定的空间分析、查询,然后交互显示。

2 洪灾损失评估方法

2.1 洪水淹没范围的计算

用DEM与计算洪水水面叠加,确定洪水淹没范围及水深分布。具体步骤是:设用二维数据L(x,y)代表洪水水面,H(x,y)代表地表高程,则洪水淹没区FA就是所有连通的L(x,y)>H(x,y)的格网构成的区域。PFA中含有一些地面高程小于洪水水位的面积,但由

于受周围地形的影响而未被淹没,即所谓的孤岛。这部分面积用LAND表示,则有:FA=PFA-LAND-WATERSURFACE

式中:WATERSURFACE代表洪水淹没前水面的面积。孤岛和洪水淹没前水面的面积,在ARC/INFO中都有相应的图层和对应的数据库,这里主要是图层叠加后空间信息的提取问题。

2.2 基于GIS技术的洪水淹没水深

洪水淹没水深是度量洪灾严重程度的一个重要指标,是评估洪水灾害损失的一个重要因子。要获取淹没水深,需要高精度的数字地面高程模型(DEM)支持,通过水面高程与地面高程之差来计算水深。如果得到的水面高程是离散的,要获取连续性的水面高程需要采用空间插值技术。

2.3 洪灾损失评估方法

2.3.1 洪灾直接经济损失计算法根据国家防总提供的“洪涝灾害统计表”,一次洪涝灾害包含以下内容:

1)农林牧渔业。农作物受灾面积、农作物成灾面积、农作物绝收面积、减收粮食、死亡牲畜、水产养殖损失。

2)工业交通运输业。停产工矿企业、铁路中断、公路中断、损坏路基面、损坏11万伏以上输电线路、损坏通讯线路。

3)水利设施。损坏水库、水库垮坝、损坏堤防、堤防决口、损坏护岸、损坏水闸、冲毁塘坝、损坏灌溉设施、损坏机电井、损坏水文测站、损坏小水电站。

4)洪涝灾害基本情况。受灾范围、受灾人口、受淹城市、倒塌房屋、死亡人口。直接经济损失(包括农林牧渔业直接经济损失、工业、交通运输业直接经济损失、水利设施经济损失等)。