縣級氣象災害評估系統設計

李宗參 張學彬 楊敬婷

摘要：本文研究由氣象因素主導或誘發的暴雨洪澇災害主體，模擬分析各災害主體的誘發因子及其權重，建立監測預警模型，以貴陽市烏當區為例，制定縣級氣象災害監測評價體系，采用ARCGIS作為氣象災害評估系統的平臺，通過 GeoServer 可比較方便地在用戶之間快速共享空間地理信息。對各災害主體進行時空上的劃分，輔助縣級氣象災害的監測預警。

關鍵詞：災害評估；地理信息系統；監測預警

1 方法與資料

1.1 GIS軟件技術

ARCGIS既是獲取、處理、管理和分析數據的工具也是一門技術和學科。ARCGIS功能強大，具有強大的數據操作和管理分析功能，是目前主流的GIS軟件產品，適合于大量數據存儲和分析，易于和其他系統相結合，ArcGIS具有可伸縮性和模塊化等特點，可靈活地構造系統，核心應用可以和大量程序共享。本系統利用開源GIS的源代碼（OpenLayer）需要的基于氣象數據的地理空間分析運算功能和基于開源平臺（GeoServer）的可視化展示和數據發布平臺，這其中也包括開發地圖渲染引擎的實現。

1.2 災害評估系統體系結構

采用模塊化結構開發系統，一項功能用一個模塊實現，當發現更好的理論模型時，可改變相應的模塊以實現對系統進行更新和擴展。GIS系統在后臺集成地理信息數據庫、屬性數據庫等。友好的交互界面顯示氣象信息、災害評估與預估。集空間數據庫、非空間數據庫、暴雨洪澇災害評估模型庫的管理和結果一體化輸出。

1.3 數據庫

數據庫共有地理信息數據庫、降水數據庫及模型庫等3個子數據庫。通過GIS平臺將各子數據庫與電子地圖相聯，用戶更新數據可通過編輯數據庫內容或地圖來實現。

2 結果與分析

基于信息擴散技術上的風險評估方法和理論是目前比較先進的方法和理論，不完整的信息是模糊信息是信息擴散的基本觀點，本系統采用基于信息擴散技術上的風險評估方法來分析烏當區暴雨洪澇災害信息，以確定統計方法和建立評估模型。利用烏當區大量歷史災害數據和氣象數據，通過大數據分析，模擬建立烏當區氣象災害監測預警模型方法。

天氣因素和下墊面是洪澇災害危險性主要因素，洪澇災害形成的主要氣象因素之一是降水的不穩定性，洪澇災害危險性受河網、地形、密度及土壤類型等下墊面因素的影響最大，因此主要考慮河網密度、極值降雨特征、土壤類型和地形特征等因素來進行危險性評估，由于資料限制，社會和經濟易損性僅用人口、GDP 密度和耕地面積以等數據作為洪澇災害的社會和經濟易損性表征指標。

確定表征指標后，我們通過烏當區的歷史資料，分析模擬出各因子的指標權重，參考現今常用的暴雨風險模型，[1]建立烏當區洪澇災害監測預警模型。

FDRI=（VEwe）（VHwh）（VSws）（1VR）wr

VE、VH、VS、VR的值分別表示風險評估模型中敏感性、易損性、危險性、防災減災能力指數。

we、wh、ws、we為各評價因子權重。

FDRI為暴雨災害綜合風險指數，依據風險指數大小分為5個等級，一次為高危險性、次高危險性、中危險性、次危險性和低危險性。

3 系統功能模塊介紹

暴雨災害風險性與災害環境敏感性、致災因子危險性、承災體易損性和當地防災減災能力有密切關系。因此，系統模塊主要分為敏感性分析、易損性分析、危險性分析、防災減災能力模塊。

敏感性分析模塊：主要考慮地形、河網、植被覆蓋等因襲，在GIS中對某一網格點，計算該格點與周圍格點的高程標準差，高程越低則地形標準差越小，其影響值越大，即表示暴雨洪澇災害越有利于形成。

易損性分析模塊：依據歷史災情數據確定氣象災害風險評估易損性參數。

危險性分析模塊：一次過程降水量以連續降水日數來劃分為1個過程，過程中至少有1天的降水量≥50mm，暴雨過程降水量就是以整個過程降水量累加。統計歷史上烏當區各觀測站點的暴雨過程降水量，將過程降水量作為一個序列，建立7個不同時間長度的降水過程序列；然后分別計算不同序列劃分等級層次，根據層次分析法確定致災因子危險性權重。

防災減災能力模塊：根據人均GDP，避難場所數量和應急救援中心數量等對防災減災能力進行評估。

4 結論

將氣象監測數據與基礎地理信息結合，運用科學模型構建，直觀的對氣象災害影響區域進行定量定性的預警與評估，提供并探索基于地理信息系統進行多元化的氣象產品制作，拓展及提升氣象服務產品的內容及內涵，模擬分析各災害主體的誘發因子及其權重，建立監測預警模型，制定烏當區氣象災害監測評價體系，對各災害主體進行時空上的劃分，輔助烏當區氣象災害的監測預警。系統利用多方面先進技術，達到服務各層次用戶為目標目標，實現一個綜合性的評估平臺。

參考文獻：

[1]郭金玉，張忠彬，孫慶云.層次分析法的研究與應用.中國安全科學學報，2008（05）.

[2]趙貴珺.淺析AHP方法與GIS技術在區域經濟差異分析中的應用.時代金融，2012（12）.

[3]關穎，朱翊，李汝雯，等.基于GIS的區域經濟空間差異分析系統.地理信息世界.2014（3）.

[4]唐曉燕.探析當前GIS在土地資源管理中的應用.科教導刊：電子版，2014（33）.

[5]劉云.趙悅.鄧玉林，等.GIS在城市規劃中的應用研究.中國新技術新產品，2009（02）.

基金項目：2016年度貴陽市氣象局科研基金項目（編號：筑氣科合201612號）

作者簡介：李宗參，男，助理工程師，從事應用氣象、氣象裝備保障、氣象服務。