基于GIS技术的防汛信息系统设计与实现

李香菊+操凤萍+谢修娟

摘 要：防洪减灾不能仅仅依靠建设防汛工程，对灾情进行监测、分析和预测，以便采取积极主动的防御策略至关重要。将地理信息系统（GIS）技术与防汛项目结合，通过在地图上标记展示汛情信息，对洪水进行监测、预警、分析和评估，以减少灾害损失。

关键词：GIS；防汛信息系统；汛情分析；汛情监测

DOIDOI：10.11907/rjdk.162319

中图分类号：TP319

文献标识码：A文章编号：1672-7800（2016）012-0062-03

0 引言

洪汛灾害是对人类生产生活威胁较大的自然灾害之一。传统的防汛方式主要是建造防御工程，采取被动防御，对易发生洪涝灾害地区的汛情信息缺乏实时监测与分析，防汛人员不能客观掌握洪汛发生的时间与程度，防汛效果不理想。因此，对洪汛的监测、分析和预测防护成为一项重要的防汛工作。

随着地理信息系统（GIS）技术发展， 其应用也多元化，本文对GIS技术应用在防汛信息系统开展研究。基于DIS的防汛系统，将监测点传输回来的数据以站点形式表现在地图上，管理员通过对地图的操作查看汛情信息，监测点的雨量数据以柱状图形式直观表现，雨量时间分布情况一目了然，便于判断和预测汛期的时间跨段。

1 防汛系统研究现状

上世纪70年代，美国提出了通过对洪水监测、预警、分析和评估等非工程化手段减少灾害损失的设想。随着地理信息系统（GIS）技术的发展，将GIS技术与防汛项目结合达到了出乎意料的效果。美国突发事件管理委员会FEMA已利用GIS技术用于汛情灾害管理，并辅助预测水灾危害，如洪水的峰值时间、水位高度等；汛后提供相应的汛情数据给政府部门和保险公司进行损失评估，制定灾后重建计划。目前，相当一部分发达国家已经普及防汛系统或正在建设综合型防洪工程。

我国由于地理位置跨度大，地形与气候特征差异大，导致汛情形式多样化，防汛信息系统普及有一定难度。近年来，经过有关部门努力，防汛信息系统发展较快，部分地区已使用防汛信息系统来辅助防洪工程，取得了良好效果，具有良好的发展前景。

2 GIS技术

地理信息系统（Geographic Information System，GIS）将地理数据和计算机信息集成于一体，将各种地理特征和环境要素以计算机信息符号化表示，对空间位置数据、属性特征数据及时域特征数据进行了转化。GIS在计算机硬、软件支持下，对地球表层空间中有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述。

GIS结合地理学、地图学以及遥感和计算机科学，将空间信息处理成图形呈现在页面上，将地图和地理分析功能与一般的数据库功能集成在一起，广泛应用在科学调查、资源管理、财产管理、发展规划、绘图和路线规划等领域。

GIS开发工具主要有组件式工具、集成式工具、模块式工具和网络工具，本文主要研究集成式工具开发。集成式GIS开发工具集合了各种模块的GIS开发包，提供强大的数据输入输出功能、空间分析能力及良好的平台性能，如ESRI公司推出的ArcGIS。

3 防汛信息系统设计与实现

3.1 防汛系统功能需求

防汛信息系统要为防汛人员提供优秀的汛情信息采集、分析功能。借用传感技术，系统可及时收集测试站点雨量信息，并以地图的形式展示在系统平台。利用本系统，防汛人员能实时监控各个站点的水雨情数据，从而及时部署防汛工作，最大程度上减少洪汛灾害带来的损失。系统将监测站点的雨量数据以柱状图形式按时间呈现，方便防汛人员分析数据、预测汛情，提前作好防御准备。

此外，系统为防汛人员提供维护检测站点基本信息接口，可根据实际需求更改监测站点信息，满足监测站点增加、位置更换或名称更改等需求。

3.2 防汛信息系统设计

防汛信息系统结合网络技术和GIS技术，以对地图的动态操作方式实现汛情信息的采集和分析，主要功能有5项，如图1所示。

（1）账户信息管理：系统管理员对系统用户的基本信息进行维护，为不同用户分配相应权限。

（2）地图信息维护：地图上所有监测站展示，点击即可获取站点基本信息。

（3）站点信息维护：防汛人员对监测站点信息进行维护，包括站点的位置、名称和行政规划等信息。当监测站点移动时，可在平台更新位置信息。所有监测站点都在地图上展示，也可将监测站点信息以文件方式导出。

（4）汛情信息维护：防汛人员可查询所有监测站点在某时间段的雨量信息，分析汛期雨量状况和汛期的时间跨度，为防汛工程提前做好部署。雨量信息以柱状图形式展示，系统定期备份所有监测站点汛情信息。

（5）数据库维护：系统管理员对系统数据库进行备份和还原操作。

3.3 防汛信息系统实现

3.3.1 系统架构

防汛信息系统采用B/S架构，主要运用MVC模式。前台使用Flex框架，用户对页面的操作可通过控制层将请求传递到后台处理，由模型驱动进行数据封装以提高层级间的传递效率。ArcGIS for Flex框架提供大量功能函数，能直接将数据在地图上成像并显示出来。后台是业务逻辑层（Service）、数据持久层（Dao）和控制层（Controller）。业务逻辑层主要负责将用户请求的数据通过逻辑处理后达到某种以功能提供用户需要的信息。业务逻辑层一般包含多个功能函数，且被一个事务处理，这组操作能否被调用取决于事务管理的配置正确与否。持久层负责后台与数据库间的数据交互，以便完成数据的存储与读取操作。

3.3.2 地图展示

地图展示功能是本系统核心功能之一，也是防汛信息系统应用价值的核心。地图展示页面是登录系统后的首界面，以电子地图的形式展示监测站点的雨量数据。用户可设置需要查看的时间段，通过移动鼠标查看每个监测站点的详细信息，如图2所示。

（1）通过在图层上添加行政区编号划分图层区域，将监测站点标记在地图上。行政区图层中每个行政区记录行政区编号和行政区名称，监测站点图层每个站点记录站点编号、站点名称、经度和纬度，这些信息通过数据库表保存。

（2）运用ArcGIS api for Flex技术，在主界面中将地图展示，根据查询的监测站点信息在地图上画出标记。在Flex中引入SDK4.5与ArcGIS api for Flex库，利用ArcGIS api for Flex中封装的ArcGISTiledServiceLayer类访问相应路径的地图服务。地图服务路径先通过ArcGIS Catalog发布地图然后自主设置。这两部分配置完成后，即可轻松在页面上进行地图展示与切换。再通过封装DrowTool类实现地图上的站点标记，以实现在界面初始化时雨量查询数据显示。

3.3.3 汛情信息维护

防汛人员通过输入查询条件，可以查看某个监测站点某时间段内雨量数据。雨情数据以柱状图形式显示，并在下方显示数据详细信息，防汛人员可与往年同时段数据进行比对分析，预测汛情，如图3所示。

4 结语

将GIS技术运用在防汛信息系统，实现了防汛工作监测与统计功能，减少了人力投入，提高了防汛工作效率。防汛人员可通过平台实时进行雨量信息监视，还可通过历

史雨情数据统计来分析汛情。GIS技术为防汛系统提供了简捷的地图操作功能，无需进行专门的培训即可使用，降低了系统使用门槛，防汛部门工作部署和安排有了科学保障。GIS技术的发展为系统后期优化扩展提供了条件。

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（责任编辑：孙 娟）