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1、第29卷第3期测绘科学V61.29Nb.3un厂anaPun2004年6月ScienceofSevingdMPingJ基于GIS的城市内涝灾害分析模型研究,,,,,王林秦其明李吉芝李结金川李杰,(北京大学遥感与地理信息系统研究所北京100871)、、,,[摘要】根据气象水文水利等专业知识利用GIS的空间分析技术结合城市地理数据库和数学计算模型,。,及城市暴雨强度经验公式建立城市内涝灾害分析模型该模型是城市内涝积水计算和模拟的基础能够根据城,,如内涝积水的、、市降雨分布情况模拟和预测城市的内涝灾害有关特征数据空间分布深度分布淹没面积和淹没时
2、间等,模拟结果可为防灾减灾部门制定防灾减灾措施提供依据。【关键词】GJS;内涝灾害;模型;计算模拟;灾害数据I中图分类号】咒08[文献标识码1At文章编号]1009一2307(2004)03一0045一04角度看,地理信息系统不仅要完成管理大量复杂的地理数1引言,据的任务更为重要的是要实现对空间数据的分析和可视,,,城市内涝灾害是一种普遍城市灾害类型它给城市带化显示叫因此对于应用型Gls来说应用分析模型是地。,、、。来了巨大的破坏尤其是沿海城市常常由于台风暴雨理信息系统走向实用化的关键,。基于GIS的城市内涝灾害分析模S海潮而引起城市内涝
3、导致人员伤亡和大量财产的损失型是一种重要的GI为了有效地预测内涝灾害并减少内涝造成的财产与经济损应用分析模型,它是根据气象、水文、水利等专业知识,,,,失国内外许多专家学者提出了一系列的数学和经验模型利用GIS的空间分析技术结合城市地理数据库和灾害数模拟内涝形成过程。。和灾害评估在已有的计算城市内涝积据库而建立起来的城市内涝模型是一个集城市地面高程水模,一种方法是先划分网格,、、、、型中采用单流路方法(也称模型降雨模型产汇流模型排水模型数学计算模型,和GI。,d8算法)来确定每个格网的水流方向用递归算法计算出入S的空间分析应用模块为一体的
4、综合模型其中地,,面高程模型()EM,流单元数量然后对水流路径排序最后利用非线性水库I)用于模拟城市地面的高低起伏该模型。模式来计算坡〔‘J;面流这种方法能够有效的模拟水的汇流是城市内涝积水计算和模拟的基础降水模型用于模拟和,,,,;过程但其模型结构复杂计算量大耗时长对系统的计算城市降雨的空间和时间分布产汇流模型用于模拟地配置要求也较高,。、面径流的生成过程;不适于大范围的模拟李娜仇劲卫等和汇集过程排水模型则是用于根据不,。在研究天津市城区暴雨沥涝仿真模型[2]川时采用了数值同的城市排水方式计算城市排水量几个模型的综合计算模拟的方法解算二
5、维非恒定流方程,在计算积水深度和积为城市内涝积水的计算提供了依据。数学计算模型和GIS水区域时没有考虑城市房屋对水体的阻挡作用,没有充分空间分析应用模块是整个城市内涝模型的“运行中枢”。数。、、利用GIS的空间分析功能学计算模型提供了包括降水量计算综合排水量计算剩rapllonllatt。Gls(Geogi阅InflonSvseln)具有数据采集及余雨量计算和积水高度计算等关键理论和公式GIS的空空间分析能力,可、以方便地生成模型参数(如l犯M数据间分析应用模块则为数学模型中涉及的空间问题提供了重降雨等值线数据等)并可视化显示,这样初步解
6、决了李娜、要的空间解决方案,同时也为城市内涝积水过程的显示和。。仇劲卫等在研究天津市城区暴雨沥涝仿真模型侧曰时碰到模拟提供了强大的支持其整体架构图如图l的困难(缺乏足够的空间分析功能、不能动态显示模拟结。,、、果)利用GIS的空间分析技术借鉴前人研究的内涝模气象水利水文等专业知识,,型作者建立了一个基于GIS的城市内涝灾害分析模型模拟内涝积水的淹没深度、淹没面积分布,和淹没时间并城市地理数据库卜(Gls空间分析模块)~}灾害数据库。以可视化的形式显示模拟结果这里将介绍基于GIS的内涝灾害分析模。型数学计算模型曰城市内涝灾害分析模型曰数字高
7、程模型2模型整体架构,可、模型是对客观世界的抽象和概括以采用数学物降寸模型】1产汇流模型}1封脉模型理或图解等方法来建立模。型地理信息系统以数字形式表示自然界,具有完备的空间特征,可以存储和处理大量的空间数据,并具有极强的空间系统综合分析能力,从应用图1基于GIS的内涝灾害模型整体架权图:2003一12一21收稿日期:“”一基金项目国家十五科技攻关项目(2001BA102八DS02)第3期王林基于GIS的城市内涝灾害分析模型研究49和城市房屋二值栅格图进行叠加,令凡是在地形上出现房3模型数据组织,屋的栅格单元内修改该单元的高程数值即将该地
8、点的高在二维、空间中物体与现象分布形态可以概括为点状程数值加上表征房屋高度的常数(该常数可由统计方法得线状和面状三种类型。常用的描述与表达地球表层地理实到)。其中房屋的栅格数据(用房屋的高度表
