江苏城市内涝预警系统设计技术与研究

针对强降雨引起的城市内涝等问题,通过深入分析研究江苏省城水文特征与城暴雨积涝致灾机理与致灾过程,构建GIS技术结合城雨洪模型(swmm)的城暴雨积涝模拟分析模型;基于暴雨积涝模拟分析模型实现气象观测数据、基础地理信息数据、河网水位监测数据、城排水管网数据的耦合分析计算,设计了江苏城市内涝预警系统,实现江苏省城暴雨积涝的积水风险空间分布的实时动态监测预警与预测预报。该系统内涝预报精度达到国内领先水平。     

利用洪涝模型进行城市内涝风险快速识别与预警

中国越来越多的城市面临暴雨内涝问题,如能提前发布内涝预警,可防患于未然。基于水力学的精细化洪涝模型可对城区暴雨、洪水在河道、地表、管网的流动过程进行全程模拟,获得地表内涝积水过程、范围、水深等信息,为实现内涝识别和预警提供数据支撑。在利用精细化洪涝模型构建暴雨-内涝情景库的基础上,提出了利用情景匹配模式针对预报降雨发布城市内涝预警的方法。城市地表复杂,排水设施数据质量参差不齐,采用多模式概化方法尽可能详细地刻画决定内涝模拟效果的局部微地形,地表模型与管网模型采用多种耦合方式,实现了城区内涝的精细化模拟,能够进行内涝风险的精准化快速识别。以中国北京市城区为例,通过城区精细化洪涝模型对多种降雨条件下的暴雨情景进行模拟与分析,构建了北京城区的暴雨-内涝情景库。以道路和桥区为重点关注对象,在暴雨预报之际,结合暴雨与情景库特征参数快速识别有内涝风险的道路、桥区及其他区域并依此进行内涝风险预警,可指导相关部门合理安排交通管制、有效部署排涝力量。     

三维GIS的城市暴雨积涝灾害模拟

针对传统基于二维GIS进行城市暴雨积涝模拟分析不能立体地展现积涝灾害动态演进过程、地物受灾情况的问题,该文提出了基于三维GIS进行城市暴雨积涝灾害模拟分析。该方法综合应用精细化建模与地物拉伸建模技术,通过区域DEM构建、地表路面建模、建筑物建模、地形匹配构建研究区三维模型;以改进的D8算法进行汇水区划分,应用径流系数法进行汇水区产流计算。研究结果表明,该方法能够有效实现三维场景中暴雨积涝积水深度、积水范围计算以及积水深度、受灾房屋、受灾道路可视化表达,为城市暴雨积涝灾害防灾减灾提供技术支撑。     

利用排水区间计算城市暴雨积水

提出了给定淹没水量条件下基于流域排水区间分布的城市暴雨积水过程计算模型。该模型针对城市暴雨积水过程的形成机理和特点提出了两个基本假设,以各积水淹没源的空间分布特征规律为依据将城市流域划分为若干个排水区间,并将排水区间作为积水淹没计算的基本单元。为了保证计算的效率,根据流域地形起伏分布状况,该模型将各个排水区间内的空间区域范围简化为一个规则几何体,并结合体积法和多种漫流计算思想模拟暴雨积水在各排水区间内部和淹没源点之间的漫延过程。实验结果表明,该模型高效、可行,对流域资料要求较低,在信息不完备条件下的城市暴雨积水模拟中具有一定的应用价值。     

城市暴雨积水的计算分析及其动态仿真研究

随着城市化进程的加快,城市暴雨积水对人们生活的影响越来越大。选用暴雨管理模型SWMM,利用GIS和RS技术计算了暴雨积水的相关数据,分析了由暴雨引起的地面和管网积水的特性与持续过程;研究了GIS与SWMM耦合集成将积水过程三维动态仿真的方法。研究结果表明,将GIS技术和RS技术应用于SWMM的计算分析过程中可大大提高计算的效率和计算结果的精度,而三维动态仿真提供了更为直观和有效的预测手段,可提高应急指挥能力。     

一种基于微博语义的天气情感地图设计

天气情感地图是一种表达情感相关的专题地图。本文提出了一种基于微博语义的天气情感地图设计方法,基于程序获取了合肥市区2016年6月20日至2016年7月10日暴雨期间带有地理位置的新浪微博数据,通过数据清洗及标准化处理,利用情感词库,结合人工判读,将暴雨天气过程相关情感微博文本数据分为8种情感类别,设计了8种情感着色,结合GIS格网技术与核密度分析方法,制成暴雨天气过程前、中后期情感地图,并分析了暴雨天气过程3个阶段中微博用户多维情感变化。该研究可为政府相关部门在突发性天气灾害过程中制定救助与决策提供参考。     

GIS辅助的内涝灾害风险评价——以豹澥社区为例

随着数字化进程中空间数据库的建设,应用GIS平台可以有效地分析及显示城市内涝灾害分布.以武汉市豹澥社区为研究对象,在分析洪灾形成因素的基础上,提出基于地理信息系统的内涝灾害风险评估指标模型.基于GIS结合SWMM模拟出的不同暴雨重现期的城市内涝结果,进行内涝灾害风险区划分析,绘制出不同暴雨重现期的内涝风险分布图.     

城镇地形地籍成果更新项目的管理与实施——以广州市为例

在全国各城市都已规模性开展地形图的动态更新工作的大背景下,针对城市地形地籍成果更新项目的特点,结合历年来广州市中心城区地形地籍成果更新项目的成功实践,对项目的组织管理,尤其是引入测绘监理制度、更新范围的确定、更新技术方法进行了经验介绍和归纳分析,探讨项目实施过程中采用的测绘高新技术手段和新方法。     

城市消防应急指挥GIS开发与应用探讨

阐述了GIS（地理信息系统）的概念、特点,以及GIS技术应用的范围,分析了城市消防附属设施资源与GIS技术的紧密相关特性。以城市消防部门应用需求为基础,提出了基于GIS技术的城市消防应急指挥地理信息系统结构设计,数据库设计,专题空间地理信息数据设计,功能设计等。最后结合哈尔滨市城市消防应急指挥地理信息系统开发试验,展示了项目部分开发内容。     

杭州建立全国首套暴雨强度信息系统

杭州属于暴雨频率高,强度大的城市,短时间、高强度的暴雨常常造成城区洪涝灾害,如杭州旧城老街就曾在雨季出现过“水漫金山”的困境。为高效科学地解决城市内涝问题,杭州建立了全国首套暴雨强度信息系统,你只需在计算机上的杭州地图上任意点一下,就能知道该处所能经受的最大设计暴雨强度,为其更换排水     

基于B/S与M/S混合架构的排水管网巡查养护WebGIS系统

阐述了B/S（Browser/Server,浏览器/服务器）架构和M/S（Mobile/Server,移动设备/服务器）架构的特点,总结了GIS技术在排水管网管理中的应用。以城市排水管网巡查养护管理工作的需求为基础,介绍了基于B/S与M/S混合架构的城市排水管网巡查养护WebGIS系统的结构设计和功能实现,包含管网巡查、管网养护、管网应急管理等功能。将该系统应用于城市排水管网的运营管理过程,可改善目前排水管网粗放不系统的管理模式,提高城市排水管网巡查养护工作的效率和监管力度。     

基于GIS技术平台的城市排水管网信息系统设计开发

阐述了GIS(地理信息系统)的概念、特点以及GIS技术应用的范围,分析了城市排水管网资源与GIS技术的紧密相关特性.以城市排水管理水务部门应用需求为基础,提出了基于GIS技术的城市排水管网地理信息系统结构设计、数据库设计、专题空间地理信息数据设计、功能设计等.最后,结合深圳市龙岗区城市排水管网地理信息系统项目的设计开发,展示了项目部分开发内容.     

排水管网数据采集和建库方法的研究

城市排水管网担负着收集和输送城市污水和降水的重要功能,对经济建设、人民生活、地表水和地下水的安全及生态环境有重大影响,是城市赖以生存和发展的物质基础,被称作城市的＂生命线＂和＂血脉＂。论文结合实际项目系统地阐述了排水管网数据采集、处理及建库的整个过程。实践证明,在该过程中用到的技术路线及实现方法是行之有效的。这些数据为建设＂数字水务、数字城市＂奠定了基础。     

基于北斗的智慧排水管网监测系统研究

从城市排水管网安全运行的角度出发,本文运用北斗卫星导航、物联网、地理信息系统等技术,研究智慧排水管网监测系统,实现城市排水监测和预警,提高城市防涝应急抢险能力。该研究可为保证城市排水管网的正常运行和提高突发事件的处置能力提供借鉴。     

城市排水GIS系统拓扑模型的建立

当前的排水管网拓扑模型由于忽略了排水管网的细节特征,致使拓扑关系过于简单,不能完成特定排水业务模型空间分析,在一定程度上阻碍了排水GIS系统的发展。基于图论理论,本文提出了城市排水GIS系统细致拓扑模型。首先,基于面向对象方法提出拓扑概念模型和逻辑模型,增加其拓扑关系描述的细节规则,以实现对客观世界的真实模拟。然后在数据结构设计中,采用十字链表作为存储结构,将其改进并与R⁺树进行关联生成空间索引。在空间分析中,本文基于R⁺索引和十字链表提出了空间查询和路径分析典型算法。最后以镇江市城市排水管网地理信息系统开发为例,对拓扑模型进行了开发实践。试验结果表明,本文提出的拓扑模型可以更真实模拟客观世界,提供更多种空间分析,完成海量数据快速访问,为实现城市排水GIS系统海量数据的高效空间分析提供解决方案。     

基于均值变点分析的三峡库区河网提取研究

均值变点是最常见最直观的一种类型,它以平均值为分析对象,通过计算整个样本数据的方差(S)与分段样本的统计量(Si)之差来确定变点,变点的存在会使S和Si的差距增大。本文以SRTM DEM数据作为基本的地形数据,借助Arc Hydro Tools扩展模块,研究基于地表径流漫流模型的数字河网提取方法,采用均值变点分析法确定提取河网的阈值,并对结果进行分析。经对比发现,提取的主干河网与1∶250 000地形图主干上吻合较好,次流上更具真实性,提取结果可以用于各种地形分析。     

GIS技术在城市排水管网管理与地形三维可视化中的应用

本文利用地理信息系统的空间数据管理、空间分析和操作能力,在MapInfo平台上进行二次开发,建立了功能完备的城市排水管网管理信息系统。该系统可对排水管网的图形数据和属性数据进行高效的统一管理,可进行专业化的双向查询和多种方式的报表统计,具有符合专业要求的报表输出和绘图输出能力。在此基础上,结合地理信息系统技术的DEM模型和地形三维可视化技术,可为城市防洪和管网设计提供科学的依据。     

城市复杂排水管线点埋深的测量精度分析

通过对某市排水设施普查数据进行分析研究,得出当井底状况复杂时,《城市地下管线探测规程》对明显管线点埋深的测量精度要求已很难满足。数据分析显示,当井底状况较为复杂时(少量淤泥或积水)且管线点埋深在3m以下,排水管线点埋深的测量中误差的允许值建议取±10cm;埋深在3m以上时,排水管线点埋深的测量中误差允许值建议取±1/30 H(H为管线点的埋深);当井底状况极为复杂(淤泥较多、积水严重或水流湍急)时,排水管线点埋深测量限差建议按隐蔽管线点处理,建议取值为0.15 H。     

排水管线点和道路曲率协同下的道路表面模型获取

由于数据保密管理及共享机制不完善,城市水务部门用于降雨径流模拟的道路地形数据精度低,模拟精准度不高,进而降低了对城市内涝空间分布准确性的预判和防御。而城市水务部门因业务需要获取的排水管线及管线点数据,不仅反映了排水管线与城市道路的关系,而且管线点数据中的高程信息也反映了道路的起伏态势。据此本文首先基于排水管线点的高程信息,以及协同管线点所在道路的边线曲率所反映的道路横断面特征,通过模型内插获取道路表面特征点;然后根据管线点和内插特征点获取道路表面模型;最后利用武汉市实际道路上的排水管线点和道路边线数据验证该方法的可行性。