上海市洪涝灾害损失评估系统的开发

上海市洪涝灾害损失评估系统的开发

王艳艳1陆吉康1郑晓阳2

（1.中国水利水电科学研究院防洪减灾研究所

2.上海市防汛信息中心）

摘要：本文结合上海市洪涝灾害损失评估模型的研制工作，从GIS的应用开发角度，系统阐述了设计和开发上海市洪涝灾害损失评估系统的步骤和技术特征。该系统集基础信息处理、模型运算、结果查询、专题图制作、报表输出等于一体，建立了与洪水数值模型和用户实时添加方案的动态关联，整个系统开放、灵

上海市防汛指挥办公室资助项目（HY-2001-3-01）。

活、实用，为上海市防汛决策提供了有力的技术支持。

主题词：洪涝灾害；损失评估；GIS（地理信息系统）；上海

1引言

上海市地处长江三角洲东缘，居太湖流域下游，东面临海、南接钱塘江口，地势低洼，是一个洪积型的冲积平原，属典型的平原感潮河网地区。受潮汐和季风气候的影响，热带风暴、暴雨等灾害性天气时有发生，加之上游太湖流域洪水下泄过境，造成上海市的水灾频繁，损失严重。每次洪涝灾害的发生，都给这座人口密集，经济发达的特大型国际城市造成重大经济损失，严重制约了工农业生产发展，威胁城乡人民生命财产安全。因此，加强城市洪涝灾害成灾机理的研究，建立规范、科学、合理的洪灾损失评估方法和模型，对减轻上海市洪水灾害的影响，保障社会经济可持续发展是十分必要和迫切的。

受上海市防汛总指挥办公室委托，我们研制了上海市洪涝灾害损失评估模型，设计开发了能够独立运行的上海市洪涝灾害损失评估系统，并作为上海市防汛信息中心开发的防汛决策支持系统的一个子系统，与大系统的暴雨积水模型、风暴潮模型、河网水动力模型动态关联，快速评估洪涝灾害所造成的经济损失及其分布状况，为防汛抢险与应急指挥提供基础依据。

2系统开发的目标、环境

2.1 开发目标

根据项目设计要求，系统开发实现以下具体目标：

1）系统具备较好的完整性，符合损失评估的工作流程，从基础数据处理分析到模型运行以及运算结果输出等自成一体。2）整个系统是一个人机交互系统，在模型运行中来自于用户判断、实时输入的内容通过用户和计算机系统反复交互予以实现，因此系统必须具备友好并且充分灵活的人机界面。3）系统的接口设计合理，既保证系统内部各模块之间的数据迅速传递，又实现与外部模型的动态关联，以利于分散开发的大系统各部件在统一环境下有机地集成和顺利运行。4）强调系统功能的实用性，同时还应具备安全性、先进性、可扩展性、可移植性、易于维护等特点。

2.2 开发环境

1）软件环境

出于空间地理分析功能的考虑，系统开发选择GIS(地理信息系统)为开发平台。考虑到具体情况，要求所选的GIS软件应具有较强的空间分析与查询功能、较易与外部模型和软件连接、较强的二次开发功能、易于操作、便于维护，我们选定MapInfo桌面地理系统软件作为应用系统的软件开发环境，采用MapBasic 与VisualBasic作为开发语言进行二次开发，生成的可执行程序在MapInfo的Runtime运行时间库环境下运行。

2)硬件环境

目前开发的应用系统是单机运行版。运行主机型号为PII300或以上档次，同时配备高质量的图形显示卡，如AGP8M或16M卡，大容量硬盘，可读写光驱，高精度彩色喷墨或激光打印机，以及其它一些辅助外设。

3系统结构与功能

3.1 系统结构

系统主要由三部分组成：1）基础信息的维护与显示；2）模型运算；3）系统文件管理。基础信息的维护与显示模块展示社会经济数据库、历史雨情、水情以及灾情等内容。模型运算包括洪涝灾害损失评估模型、损失预测模型及运算结果的查询和报表输出等。文件管理模块是为了便于地图分析和文件调用而开发的辅助功能。系统的结构如图1所示。

3.2 系统功能描述

3.2.1 社会经济数据库

洪灾损失的大小及分布不仅仅由洪灾的自然属性（如淹没水深决定），还与其中人口、经济状况有关，只有将两方面都作为空间变量并分析它们的空间差异，才能真正获取洪灾严重程度的空间分布状况。大多数社会经济统计数据是以行政单元作为统计单位，数据表达了统计单元之间的差异，但其内部的空间定位特征比较弱。基于GIS的空间分析技术，模型研制中用居民地法恢复、重建了统计数据在单元内部的空间差异特征，使每一个空间位置对应一个空间变量的值。

为了确保数据信息的准确性与实时性，系统提供了基础信息维护模块，用户可以查询、修改、更新基础数据。同时GIS基于强大的分析和表现数据能力，采用区域分布图、等级

图1 系统结构图

图、点密度图、直方图、饼状图等专题图形式，综合运用色彩、填充图案、符号以及用于显示地图数据的专题方法生动直观地体现社会经济信息的分布差异。

数据表既与地图对象相关连，又被损失评估模型直接调用，因此用户修改了基础数据后，系统将自动对基础信息，包括基础查询信息，专题图进行更新。对于同样的水情，损失评估运算结果也会不同。

3.2.2 损失评估模型

损失评估模型是系统开发设计的核心内容，它包括参数设置、模型运算、专题图制作和历史数据查询四部分。数据流程如图2。

图2 损失评估模型数据流程图

1）参数设置

损失率的确定是损失评估模型的关键，根据上海市历史灾情现有资料基本确定了损失率与淹没水深和淹没历时的函数关系或等级关系。由于描述洪水流速和风速对损失率影响程度的参数取用需要专家经验确定，系统仅提供了根据国内外相关资料确定的参考值。用户可以根据实际情况，重新设置流速及风速对损失率的修正系数。

2）模型运算

损失评估模型是在获取水情数据后，结合淹没区的各类财产分布运算财产损失值的。通常通过数值模拟运算、遥感分析或者实地调查获取水情数据。

上海市防汛风险信息系统采用数值模型模拟水情，数值模型包括暴雨积水模型、风暴潮模型、河网水动力模型。本系统预留了与这三种模型的接口，并把风暴潮与河网水动力模型的耦合也作为一种选择。对于每一类水情，系统调用不同的损失评估模型。考虑到除数值模拟外，用户了解到的洪涝水情仅限于现场调查或上报资料，且希望尽快了解可能或已经造成的损失情况，系统设计了水情方案实时添加功能，窗口如图3所示。该窗口以上海市县区与乡镇两级行政区划图作为底图。用鼠标点击位于窗口左上方按钮盒中的画图按钮，实时划