信息化技术在自然灾害风险普查中的应用研究 以丽水市小流域为例

宋俊锋

自然灾害一直是人类关注并极力探索解决的问题，威胁着人类的正常生存环境和社会发展。伴随着气候变迁、环境变化，小流域自然灾害多发、频发，经济社会危害也更为显著。如何减少因小流域自然灾害造成的经济和社会问题，成为地方政府自然灾害治理领域关注的重点，因此本研究以丽水市为例，通过应急预案可视化与快速制图的技术保障，探索小流域灾前预案制定和灾后指挥调度评估与救援技术保障的实现。

近年来，全球自然灾害呈现多发、频发、重发的态势，造成的直接经济损失也很严重。据应急管理部的统计数据显示，2021年我国各种自然灾害共造成1.07亿人次受灾，因灾死亡失踪867人，倒塌房屋16.2万间，直接经济损失3340.2亿元。小流域自然灾害特别容易受到气候影响时有发生，造成的人员伤亡和经济损失不可估量。鉴于此，本研究选取小流域分布广、小流域山洪灾害发生频繁的丽水地区为研究对象，探讨应急预案可视化与快速制图对小流域自然灾害治理的运用。

一、问题的提出

自然灾害是威胁人类生存与发展的主要因素，社会各界一直关注自然灾害的研究与实践，并进行了各种有益探索。1972年3月成立的联合国救灾协调专员办事处，对动员和协调紧急救灾、促进对自然灾害的研究、防治、控制和预报等方面发挥了重要的作用，加强了国际社会在灾害情况下的集体反应。1923年，美国在社会科学研究理事会支持下设立的“美国自然灾害及其社会科学研究”课题，研究编撰了美国的洪水、飓风、地震等主要自然灾害目录，对美国历史上自然灾害造成的社会经济影响进行了汇总，是学界回应自然灾害治理的实践行动。文献调研发现，目前国内外对自然灾害的研究已经纳入了现代科技手段和元素，对自然灾害的形成、特征、分类以及防治等相关问题的研究开始朝着准确估测灾害等级、弄清时空分布的目标探索，推动了灾害制图技术等现代技术在中小流域灾害中的探索运用。

联合国减灾科技委员会的调查显示，中国属于自然灾害严重的国家之一，各种类型的自然灾害经常会发生。而对山区而言，小流域灾害又是常见的自然灾害。宫清华结合广东或华南地区对小流域灾害进行了系统研究，不仅在将小流域分成若干个坡沟系统的基础上，将山地灾害的危险性进行了分区，划分为高、较高、中和低危险区，并结合GIS技术，构建了适合广东省小流域的滑坡灾害预测模型，同时对该模型进行了验证。

二、研究点概况

丽水市位于浙江省西南浙闽两省结合部，属于典型的山区。地貌以众山广布、峡谷众多、狭长的山间盆地为基本特征。气候情况属中亚热带季风气候，年平均气温17.8℃，年平均降水量1568.4毫米。丽水全域共有973条小流域，其中有集雨面积20km²以上的小流域河流189条、2026个重点防治村、4724个一般防治村。全市约有三分之一的农村居民居住在山区小流域中上游地区，影响的范围广、村落多、人口多。小流域洪灾不仅对生命安全和经济造成威胁和危害，也成为困扰丽水农村农民共同富裕的最大障碍。如2006年桑美台风造成庆元县38人死亡；2015年莲都区里东村山体滑坡，死亡38人；2016年的遂昌县苏村山体滑坡，死亡26人；2020年台风黑格比造成缙云白竹村洪灾，死亡3人。

三、小流域自然灾害治理的技术路径

在小流域自然灾害中，灾后往往面临恶劣的自然环境，如何在第一时间绘制出灾区地表全要素、全方位、无死角的三维实景地图，为救援指挥环节提供空间数据支撑，实现应急预案可视化就至关重要。而达到这种理想的状态的前提是，一方面要掌握自然灾害发生的原因、呈现的状态、覆盖的范围，以及受灾的人员情况等一手资料；另一方面要明确获取灾区通往非灾区的通道分布和数量情况，还包括有可能再次发生灾害的位置。而无人机倾斜摄影模型因其具备环境要求低、收集数据精准且快速等特征，很好地满足了这种应急救灾的需求。

1.应急制图数据的采集与处理

发生自然灾害的地区一般都有特殊的地理环境和地貌，不仅人员的疏散难度大，信息收集的准确性与及时性也差。灾害发生后，如果天气环境良好，可以用卫星和载人飞机等传统技术进行信息收集，如果天气环境恶劣，无人机模型可以快速收集到清晰、准确的一手资料，能让救灾决策和管理人员迅速作出工作布局，并能在实施抢救的过程中实现最大效益，如减少经济损失、保障人员安全等。2015年莲都区里东村山体滑坡时，天气持续降雨；2020年台风黑格比造成缙云白竹洪灾时，灾区断电、断网、断路（救援道路被淹）。在这种恶劣的环境下，救援工作的正常开展是很困难的。而无人机自带的储备电源以及灵活的机动性弥补了灾后恶劣环境带来的影响。与此同时，还可以在灾后的环境下较好的完成数据二三维采集工作。数据采集后需要一系列的处理流程：首先是图像的去雾、去噪处理；其次是处理好图像几何变形的技术问题，以解决不同镜头下采集的重叠交集图像的拼接；第三，在构建三维空间模型的过程中，由图像重叠、拼接或重组产生的几何误差校正，正射校正是需要解决的重要问题，以此保障三维可视化输出结果与实时的环境信息一致；最后运用自动化处理流程与机制，实现成果自动发布到网络平台的功能。

既然是相对复杂的灾区环境，传统文本式预案效果的发挥显然不足以支撑实际需要，那么就意味着要在无人机设备选型和数据采集的实践中做好规划。首先，要对市场上主流的无人机设备进行调查，考察续航能力、防风防雨等级、镜头参数以及操控距离等。其次，要根据不同灾害类型，灾害等级与地形地貌，设计不同的应急制图数据采集方案，并在合适的时候对方案进行实战检验，根据反馈情况对方案进行优化。第三，要在实景模型与多源数据融合技术上攻关，实现多源数据的管理，支持数字化动态预案的在线编辑，以适时应对新情况。

2.现实数据基础上的应急快速制图

灾后的应急快速制图与传统的先调查收集信息，再分析信息筹备具体实施计划的工作流程不一样。应急制图保障任务一般都是临时性、突发性、特殊性和紧急性的，需要提供实时、快速、有效、科学的测绘，能保障灾害发生中的信息采集和灾后救援的决策支持。而三维可视化应急预案可以很好地解决这一问题。三维可视化应急预案是基于应急资源信息开展具体工作，注重的是各部门职责范围的描述和职责的有序履行，对预案的执行过程进行可视化制作。当二、三维应急处置空间环境及场景信息是明确的，又有清晰的组织结构和逻辑关系明确的岗位责任，甚至包括时间事件的演变关系，就可以对直观的处置细节进行可视化描述，不仅可以推演、容易传播、方便理解，还可以直接用于模拟演练，甚至可以开发二三维实景空间数据与多源数据融合功能，在三维实景地图的基础上直观的表达应急预案。

四、小流域自然灾害治理的意义

1.提升综合防治能力，降低自然灾害经济损失

地质灾害形势严峻是不容回避的现实问题。通过应急预案可视化与快速制图，一方面可以进一步完善自然灾害防御体系，提高综合防治能力；另一方面，有助于推动精准有效防御措施的实施，大幅减免自然灾害造成的人员伤亡，减少公共基础设施损失、城乡居民财产损失、城乡企事业财产损失等直接经济损失以及其他巨额间接经济损失。

2.落实数字化转型，提升公共服务和突发事件应对效能

构建小流域自然灾害应急预案可视化，建设灾前三维数字化档案，灾后快速制图，首先有利于实现自然灾害防治工作跨部门、区域和系统的协同在线办理。其次是可以促进相关区域自然资源系统“最多跑一次”深化改革和业务数字化转型，全面提升各级政府管理部门公共服务效率和能力，增强突发性事件应对能力。另外，能有效打通自然资源数据共享开放通道，为构建区域内自然灾害信息云数据库提供基础。