基于GIS的省级地质灾害气象风险预警系统

王志敏，汪 飞

（海南省水文地质工程地质勘察院，海南海口570206）

基于GIS的省级地质灾害气象风险预警系统

王志敏，汪 飞

（海南省水文地质工程地质勘察院，海南海口570206）

地质灾害气象风险预警系统是以ARCGIS作为基础平台，结合GIS、数据库和计算机网络技术，建立的专题应用信息系统，实现了地质灾害信息的存储、管理、分析、发布等功能，对地质灾害气象风险预警预报水平和精度的提高具有一定的促进作用，为地质灾害气象风险预警提供决策支持，为各级政府和社会公众防灾减灾提供科学、及时、有效的信息指导。

GIS；地质灾害；预警

0 引 言

近年来，随着城市化进程的加快，地质灾害日趋严重，给人民群众的生命财产造成了危害，已经成为制约经济和社会可持续发展的不可忽略的因素，引起了各级政府的高度重视。以防为主、临灾预警和主动避让相结合仍是未来地质灾害防治的行之有效的重要措施。建设地质灾害气象风险预警系统，提高预警水平和准确程度，是地质灾害防治工作的重要组成部分，在推进地质灾害隐患排查、加强监测预警、临灾避险和应急处置、防灾知识宣传等方面意义重大[1］。

建设一个省、市（县）可共用的，预警信息内容较为全面及准确可靠的地质灾害气象风险预警系统，通过系统专网发布地质灾害气象预报分析有关信息，提高地质灾害气象预警预报水平和精度，为相关政府部门的决策和灾害地区群众的减灾措施提供科学、及时、有效的信息指导。

1 系统设计

1.1设计思路

以GIS作为技术手段，在已掌握的基础地理数据、地质灾害调查数据、气象数据等大量资料基础上，研究各预警区地质灾害机理，确定各预警区地质灾害临界降雨量和降雨强度阀值，建立地质环境、降雨和地质灾害之间的预警预报模型，为地质灾害气象信息存储、管理、分析、传输、发布等研制开发出一个高效、稳定、安全的地质灾害气象风险预警系统，为省、市（县）地质灾害防灾减灾管理决策服务，提高各部门工作效率，增强抢险救灾的反应能力。

1.2 系统架构

1.2.1 系统总体架构

本系统是C/S结构的应用系统，分为数据层、管理层、应用服务层3个层面，利用GIS、数据库以及计算机网络技术，开发出数据管理子系统、地质灾害气象预警分析子系统、预警信息发布子系统、系统管理子系统四个子系统如图1所示，建立起以省级地质灾害管理部门为网络信息中心，市（县）级地质灾害管理部门以及其他相关业务部门为节点的信息系统[2］。

1）数据层：数据服务层主要为应用服务层提供数据服务。包括基础地理数据、地质灾害数据、气象预报成果数据三部分，统一存放在数据库服务器中。

2）管理层：主要由ARCGIS系统平台提供接口，管理数据。

3）应用服务层：在数据库的基础上，借助ARCGIS平台开发地质灾害数据管理子系统、地质灾害气象预警分析子系统、预警信息发布子系统，为各级用户服务[3］。

图1 系统结构图

1.2.2 软件平台选择

根据以上内容，选择了相应的操作系统、数据库系统、开发平台和GIS基础平台进行二次开发，如下：

操作系统：WindowsXP，Windows2003以上操作系统；系统开发平台：Microsoft.net，ASP.net；开发语言：C＃；GIS平台：ARCGIS；数据库：Oracle[4］.

2 系统功能

系统功能是将气象预报信息（降雨信息）与地质灾害点（体）分布信息进行综合分析，根据灾害点（体）降雨模型，绘制相关分析图件，建立地质灾害气象预警分析显示机制，通过系统专网及短消息平台发布地质灾害气象预警分析有关信息，为地质灾害预警提供决策支持。系统由数据管理子系统、地质灾害气象预警分析子系统、预警信息发布子系统、系统管理子系统四部分构成。

2.1 数据管理子系统

该子系统包括基础地理数据管理、地质灾害数据管理和气象数据管理三部分。

2.1.1 基础地理数据管理

提供对现有的基础地理线划图、数字高程模型DEM数据、地质灾害区划数据、水文地质图、工程地质图、地质构造图层等的组织管理。在系统中实现数据浏览、数据编辑、数据查询、数据分析、数据管理等功能。

2.1.2地质灾害数据管理

1）地质灾害数据采集

采集、管理斜坡、滑坡、崩塌、泥石流、地裂缝、地面塌陷、塌岸等地质灾害信息。各类地质灾害调查采集数据内容如图2所示[5］。

2）地质灾害数据展现及维护

对灾害点信息进行查询、检索，并显示查询到的灾害点的详细信息。基于采集软件采集的灾害点，对地质灾害数据做批量更新。对各类灾害点图层数据进行管理与维护[6］。

2.1.3 气象数据管理

可以接入气象部门气象站，对原始气象预报数据进行预处理和格式转换，将其转换为统一的数据格式和数据源，存储于气象预报成果数据库。

划分为自动气象站数据可视化、气象短时临近预报数据可视化、降水精细化预报数据可视化、雨量历史曲线绘制4个子模块，其中气象短临及精细化预报数据可视化模块可显示不同时间尺度和发布时间的气象预报数据。

1）自动气象站数据可视化：以树状目录显示所有气象站。对同一观测站不同时间的观测数据可用曲线图方式展示。

2）气象短时临近预报数据可视化：在三维图上展示短临预报数据。

3）降水精细化预报数据可视化：在三维图上展示精细化预报数据。

4）雨量历史曲线绘制：根据灾害点（体）历史降雨及预报降雨数据，有降雨站灾害点（体）的使用降雨数据，无降雨站灾害点（体）使用气象预报数据插值处理后的数据。绘制指定灾害点（体）降水曲线图。

图2 地质灾害调查数据采集内容

2.2 地质灾害气象预警分析子系统

地质灾害气象预警分析的核心是应用地质灾害危险性评价和敏感性分析的成果“敏感因子”和“诱发因子”进行空间叠加、统计计算，最后得到预警成果。

敏感因子：危险性评价结果或敏感性分析计算结果；

诱发因子：气象预报的雨量信息，以及专业监测的雨量信息。

根据预警的对象不同，可分为区域预警分析和灾害点气象预警。

2.2.1 区域预警分析

区域预警分析分为基于栅格单元、区域单元两种方法。

1）基于栅格单元的区域预警

根据危险性评价结果或者雨量预报数据的空间分辨率，以固定大小的矩形单元为预警单元，逐个单元进行分析计算，进行预警分析。分析结果可以和灾害点进行空间叠加，并利用群测群防信息进行信息发送。

2）基于区域单元的预警

类似基于栅格单元的区域预警，但预警的单元为行政区划或其他单元。获取到降雨量预报和天气预报信息后，进行预处理，再根据用户选择的预警日期和事件，预警分析因子，自动对需要的参数进行计算，通过空间插值生成雨量等因子的栅格地图，然后与该单元的敏感性值或阀值进行叠加计算。

基于区域单元的预警分析的最大优势是预警结果和行政区划等单元吻合，利于应急处置和信息发布。

2.2.2 灾害点气象预警

灾害点气象预警模块应用灾害点分布数据、气象预报成果数据和地质灾害气象预报策略数据，将位于不同预报降雨区间的灾害点（体）提取出来，计算气象预报阈值与地质灾害点气象预警阈值的交集，对地质灾害气象进行预警。可根据灾害点的具体地质情况，设置单独的预警阀值，并定制累计雨量和气象预报数据的叠加计算方法。

2.3 预警信息发布子系统

该系统主要是将不同区域、灾害点的气象预警信息通过系统专网、短信平台发布给相关单位、具体监测人员及社会公众，发布内容，可设计好文档及图片模板，由系统自动生成。降雨预报阀值、预报数据的选择、发布的预报模版等可通过配置参数设置。预报信息发布前需要通过审核，并提供一键发布功能[7］。

2.4 系统管理子系统

主要是对系统的人员管理、角色管理、安全管理等。

1）用户管理：对系统用户进行增删改、查询；2）机构单位管理：对相关的单位信息进行管理；3）角色管理：对用户角色进行增删改管理；4）授权管理：针对用户，赋予使用该系统的权限；5）菜单管理：定义菜单项，对菜单进行增删改管理。

3 结束语

该系统在探讨地质灾害气象风险预警与GIS技术的有机结合，充分利用GIS强大的空间图形与属性数据管理、分析功能，计算机网络快速方便的信息收集、发布功能以及ARCGIS强大的二次开发功能，实现地质灾害气象信息的存储、管理、分析、发布等功能，有效提高地质灾害气象风险预警水平和精度，为省、市（县）各级政府部门制定科学有效的防灾和避灾决策，为当地群众防灾减灾提供更加科学、及时、有效的信息指导，最大程度地减少地质灾害所造成的危害，促进地方经济发展，构建和谐地质环境[8］。

[1]彭颖霞，何贞铭，占辽芳，等.基于GIS的省级地质灾害数据库设计与实现[J］.测绘与空间地理信息，2011，34（3）：157－158.

[2]廖野翔，占辽芳，彭颖霞，等.基于GIS的省级地质灾害信息管理系统的设计与实现[J］.测绘与空间地理信息，2011，34（4）：146－149.

[3]张永波，张礼中，周小元，等.地质灾害信息系统的设计与开发[M］.北京：地质出版社，2001.

[4]陈述彭.地质信息系统导论[M］.北京：科学出版社，1999.

[5]鲁学军，牛智鹏，肖伟涛，等.地质灾害巡查系统设计与试验[J］.测绘科学，2014（2）：90－91.

[6]周小希，李效广，陈安蜀，等.地质资料空间数据服务系统的设计及实现[J］.测绘地理信息，2013，38（4）：58－59.

[7]李海峰，高德政.基于GIS的地质灾害信息管理系统的设计与开发[J］.四川地质学报，2006，26（3）：179－180.

[8]纪晓东，王双龙，张 峥，等.深圳市地质地理信息系统设计模型的设计与实现[J］.测绘通报，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，硕士，工程师，主要研究方向为遥感和地理信息系统的应用。

汪 飞（1983－），男，测绘助理工程师，主要从事工程测量、地勘管理，环境保护政策研究等。

2014－11－14

联系人：王志敏E－mail：61558756＠qq.com