基于GIS的省級地質災害氣象風險預警系統

王志敏，汪 飛

（海南省水文地質工程地質勘察院，海南?？?70206）

基于GIS的省級地質災害氣象風險預警系統

王志敏，汪 飛

（海南省水文地質工程地質勘察院，海南海口570206）

地質災害氣象風險預警系統是以ARCGIS作為基礎平臺，結合GIS、數據庫和計算機網絡技術，建立的專題應用信息系統，實現了地質災害信息的存儲、管理、分析、發布等功能，對地質災害氣象風險預警預報水平和精度的提高具有一定的促進作用，為地質災害氣象風險預警提供決策支持，為各級政府和社會公眾防災減災提供科學、及時、有效的信息指導。

GIS；地質災害；預警

0 引 言

近年來，隨著城市化進程的加快，地質災害日趨嚴重，給人民群眾的生命財產造成了危害，已經成為制約經濟和社會可持續發展的不可忽略的因素，引起了各級政府的高度重視。以防為主、臨災預警和主動避讓相結合仍是未來地質災害防治的行之有效的重要措施。建設地質災害氣象風險預警系統，提高預警水平和準確程度，是地質災害防治工作的重要組成部分，在推進地質災害隱患排查、加強監測預警、臨災避險和應急處置、防災知識宣傳等方面意義重大[1］。

建設一個省、市（縣）可共用的，預警信息內容較為全面及準確可靠的地質災害氣象風險預警系統，通過系統專網發布地質災害氣象預報分析有關信息，提高地質災害氣象預警預報水平和精度，為相關政府部門的決策和災害地區群眾的減災措施提供科學、及時、有效的信息指導。

1 系統設計

1.1設計思路

以GIS作為技術手段，在已掌握的基礎地理數據、地質災害調查數據、氣象數據等大量資料基礎上，研究各預警區地質災害機理，確定各預警區地質災害臨界降雨量和降雨強度閥值，建立地質環境、降雨和地質災害之間的預警預報模型，為地質災害氣象信息存儲、管理、分析、傳輸、發布等研制開發出一個高效、穩定、安全的地質災害氣象風險預警系統，為省、市（縣）地質災害防災減災管理決策服務，提高各部門工作效率，增強搶險救災的反應能力。

1.2 系統架構

1.2.1 系統總體架構

本系統是C/S結構的應用系統，分為數據層、管理層、應用服務層3個層面，利用GIS、數據庫以及計算機網絡技術，開發出數據管理子系統、地質災害氣象預警分析子系統、預警信息發布子系統、系統管理子系統四個子系統如圖1所示，建立起以省級地質災害管理部門為網絡信息中心，市（縣）級地質災害管理部門以及其他相關業務部門為節點的信息系統[2］。

1）數據層：數據服務層主要為應用服務層提供數據服務。包括基礎地理數據、地質災害數據、氣象預報成果數據三部分，統一存放在數據庫服務器中。

2）管理層：主要由ARCGIS系統平臺提供接口，管理數據。

3）應用服務層：在數據庫的基礎上，借助ARCGIS平臺開發地質災害數據管理子系統、地質災害氣象預警分析子系統、預警信息發布子系統，為各級用戶服務[3］。

圖1 系統結構圖

1.2.2 軟件平臺選擇

根據以上內容，選擇了相應的操作系統、數據庫系統、開發平臺和GIS基礎平臺進行二次開發，如下：

操作系統：WindowsXP，Windows2003以上操作系統；系統開發平臺：Microsoft.net，ASP.net；開發語言：C＃；GIS平臺：ARCGIS；數據庫：Oracle[4］.

2 系統功能

系統功能是將氣象預報信息（降雨信息）與地質災害點（體）分布信息進行綜合分析，根據災害點（體）降雨模型，繪制相關分析圖件，建立地質災害氣象預警分析顯示機制，通過系統專網及短消息平臺發布地質災害氣象預警分析有關信息，為地質災害預警提供決策支持。系統由數據管理子系統、地質災害氣象預警分析子系統、預警信息發布子系統、系統管理子系統四部分構成。

2.1 數據管理子系統

該子系統包括基礎地理數據管理、地質災害數據管理和氣象數據管理三部分。

2.1.1 基礎地理數據管理

提供對現有的基礎地理線劃圖、數字高程模型DEM數據、地質災害區劃數據、水文地質圖、工程地質圖、地質構造圖層等的組織管理。在系統中實現數據瀏覽、數據編輯、數據查詢、數據分析、數據管理等功能。

2.1.2地質災害數據管理

1）地質災害數據采集

采集、管理斜坡、滑坡、崩塌、泥石流、地裂縫、地面塌陷、塌岸等地質災害信息。各類地質災害調查采集數據內容如圖2所示[5］。

2）地質災害數據展現及維護

對災害點信息進行查詢、檢索，并顯示查詢到的災害點的詳細信息?；诓杉浖杉臑暮c，對地質災害數據做批量更新。對各類災害點圖層數據進行管理與維護[6］。

2.1.3 氣象數據管理

可以接入氣象部門氣象站，對原始氣象預報數據進行預處理和格式轉換，將其轉換為統一的數據格式和數據源，存儲于氣象預報成果數據庫。

劃分為自動氣象站數據可視化、氣象短時臨近預報數據可視化、降水精細化預報數據可視化、雨量歷史曲線繪制4個子模塊，其中氣象短臨及精細化預報數據可視化模塊可顯示不同時間尺度和發布時間的氣象預報數據。

1）自動氣象站數據可視化：以樹狀目錄顯示所有氣象站。對同一觀測站不同時間的觀測數據可用曲線圖方式展示。

2）氣象短時臨近預報數據可視化：在三維圖上展示短臨預報數據。

3）降水精細化預報數據可視化：在三維圖上展示精細化預報數據。

4）雨量歷史曲線繪制：根據災害點（體）歷史降雨及預報降雨數據，有降雨站災害點（體）的使用降雨數據，無降雨站災害點（體）使用氣象預報數據插值處理后的數據。繪制指定災害點（體）降水曲線圖。

圖2 地質災害調查數據采集內容

2.2 地質災害氣象預警分析子系統

地質災害氣象預警分析的核心是應用地質災害危險性評價和敏感性分析的成果“敏感因子”和“誘發因子”進行空間疊加、統計計算，最后得到預警成果。

敏感因子：危險性評價結果或敏感性分析計算結果；

誘發因子：氣象預報的雨量信息，以及專業監測的雨量信息。

根據預警的對象不同，可分為區域預警分析和災害點氣象預警。

2.2.1 區域預警分析

區域預警分析分為基于柵格單元、區域單元兩種方法。

1）基于柵格單元的區域預警

根據危險性評價結果或者雨量預報數據的空間分辨率，以固定大小的矩形單元為預警單元，逐個單元進行分析計算，進行預警分析。分析結果可以和災害點進行空間疊加，并利用群測群防信息進行信息發送。

2）基于區域單元的預警

類似基于柵格單元的區域預警，但預警的單元為行政區劃或其他單元。獲取到降雨量預報和天氣預報信息后，進行預處理，再根據用戶選擇的預警日期和事件，預警分析因子，自動對需要的參數進行計算，通過空間插值生成雨量等因子的柵格地圖，然后與該單元的敏感性值或閥值進行疊加計算。

基于區域單元的預警分析的最大優勢是預警結果和行政區劃等單元吻合，利于應急處置和信息發布。

2.2.2 災害點氣象預警

災害點氣象預警模塊應用災害點分布數據、氣象預報成果數據和地質災害氣象預報策略數據，將位于不同預報降雨區間的災害點（體）提取出來，計算氣象預報閾值與地質災害點氣象預警閾值的交集，對地質災害氣象進行預警?？筛鶕暮c的具體地質情況，設置單獨的預警閥值，并定制累計雨量和氣象預報數據的疊加計算方法。

2.3 預警信息發布子系統

該系統主要是將不同區域、災害點的氣象預警信息通過系統專網、短信平臺發布給相關單位、具體監測人員及社會公眾，發布內容，可設計好文檔及圖片模板，由系統自動生成。降雨預報閥值、預報數據的選擇、發布的預報模版等可通過配置參數設置。預報信息發布前需要通過審核，并提供一鍵發布功能[7］。

2.4 系統管理子系統

主要是對系統的人員管理、角色管理、安全管理等。

1）用戶管理：對系統用戶進行增刪改、查詢；2）機構單位管理：對相關的單位信息進行管理；3）角色管理：對用戶角色進行增刪改管理；4）授權管理：針對用戶，賦予使用該系統的權限；5）菜單管理：定義菜單項，對菜單進行增刪改管理。

3 結束語

該系統在探討地質災害氣象風險預警與GIS技術的有機結合，充分利用GIS強大的空間圖形與屬性數據管理、分析功能，計算機網絡快速方便的信息收集、發布功能以及ARCGIS強大的二次開發功能，實現地質災害氣象信息的存儲、管理、分析、發布等功能，有效提高地質災害氣象風險預警水平和精度，為省、市（縣）各級政府部門制定科學有效的防災和避災決策，為當地群眾防災減災提供更加科學、及時、有效的信息指導，最大程度地減少地質災害所造成的危害，促進地方經濟發展，構建和諧地質環境[8］。

[1]彭穎霞，何貞銘，占遼芳，等.基于GIS的省級地質災害數據庫設計與實現[J］.測繪與空間地理信息，2011，34（3）：157－158.

[2]廖野翔，占遼芳，彭穎霞，等.基于GIS的省級地質災害信息管理系統的設計與實現[J］.測繪與空間地理信息，2011，34（4）：146－149.

[3]張永波，張禮中，周小元，等.地質災害信息系統的設計與開發[M］.北京：地質出版社，2001.

[4]陳述彭.地質信息系統導論[M］.北京：科學出版社，1999.

[5]魯學軍，牛智鵬，肖偉濤，等.地質災害巡查系統設計與試驗[J］.測繪科學，2014（2）：90－91.

[6]周小希，李效廣，陳安蜀，等.地質資料空間數據服務系統的設計及實現[J］.測繪地理信息，2013，38（4）：58－59.

[7]李海峰，高德政.基于GIS的地質災害信息管理系統的設計與開發[J］.四川地質學報，2006，26（3）：179－180.

[8]紀曉東，王雙龍，張 崢，等.深圳市地質地理信息系統設計模型的設計與實現[J］.測繪通報，2010（1）：59－63.

Warning System of Geological Hazard and Meteorological Risk Based on GIS

WANG Zhimin，WANG Fei
（Hydrogeology and Engineering Geology Survey Institute of Hainan Province，Haikou570206，China）

Warning system of geological hazard and meteorological risk is taking ARCGIS as basic platform，combining with GIS，database and computer network technology，to build the thematic application information system.It has realized the storage，management，analysis，release function of geological hazard information，can promoting geological hazard and meteorological risk warning level and improving the accuracy of geological hazard and meteorological risk warning，to provide decision support for geological hazard and meteorological risk warning，to provide scientific，timely，and effective information guide for all levels of government and the public disaster prevention and mitigation.

GIS；geological hazard；warning

P208

A

1008－9268（2015）01－0072－04

10.13442/j.gnss.1008－9268.2015.01.016

王志敏（1983－），女，碩士，工程師，主要研究方向為遙感和地理信息系統的應用。

汪 飛（1983－），男，測繪助理工程師，主要從事工程測量、地勘管理，環境保護政策研究等。

2014－11－14

聯系人：王志敏E－mail：61558756＠qq.com