基于GIS的防汛抗旱指挥平台研究
基于GIS的三维可视化智慧水利大数据平台解决方案
基于GIS的三维可视化智慧水利大数据平台解决方案一、概要随着信息技术的不断发展和应用领域的不断拓展，水利行业面临着前所未有的挑战和机遇。
为了应对水利信息化建设的需求，提高水利资源的管理效率和服务水平，我们提出了基于GIS的三维可视化智慧水利大数据平台解决方案。
该解决方案旨在通过集成地理信息系统（GIS）、三维可视化技术、大数据分析以及云计算等先进技术，构建一个集数据采集、处理、分析、可视化及决策支持等功能于一体的智慧水利大数据平台。
通过该平台，可以实现水利数据的实时采集、精准分析和高效管理，提高水利资源的监控和预警能力，为水利行业的可持续发展提供有力支持。
基于GIS的空间数据分析：借助GIS技术，实现水利数据的空间分析和可视化，提高数据的应用价值和决策精度。
三维可视化展示：通过三维建模和仿真技术，实现水利设施的虚拟展示和实时监控，提高管理的直观性和便捷性。
大数据分析支持：通过对海量水利数据的挖掘和分析，提供数据驱动的决策支持，为水利管理提供科学依据。
云计算架构：采用云计算技术，实现数据的存储、处理和分析的弹性扩展，提高系统的可靠性和性能。
该解决方案适用于水利行业的各个领域，包括水资源管理、水灾害防治、水利工程建管等。
通过实施该方案，可以显著提高水利资源的管理效率和服务水平，为水利行业的可持续发展提供有力保障。
1. 阐述水利信息化建设的背景与重要性。
随着信息技术的飞速发展和数字化转型的浪潮，水利信息化建设已成为提升水资源管理效率、保障水资源可持续利用的关键手段。
水利信息化建设的背景源于日益增长的水资源管理与保护需求，以及现代信息技术手段的不断创新与应用。
在此背景下，水利信息化建设的重要性日益凸显。
信息化技术有利于提高水利资源管理的精细化程度。
通过对水情数据的采集、处理和分析，能够实现水利资源的实时监控与预警，进而做出更为科学、精准的管理决策。
水利信息化建设有助于提升应急响应能力。
借助现代信息技术手段，可以快速获取并处理洪水、干旱等自然灾害信息，为抗灾救灾提供有力支持。
国家防汛抗旱指挥系统应用支撑平台的设计与实现
一 全 一一仝 裂 户理 一 鐾 ｝ 理一 ； １
尽量 保持 各 系统 的相对 独立 运行 。应 用支 撑平 台为 国 家 防汛 抗 旱 指 挥 系 统 一 期 工 程 应 用 软件 运 行 建设 提 供 了一 组 适 合应 用 软件 开发 、部署 的规 则 和标 准 ， 建
立 了一 套 数 据共 享 和交 换 的机 制 与方 法 ， 为二 期 工 也 程 建设提 供 服务扩 展接 口 ，它 是 Ｉ Ｔ向着 软件 标 准化 、 结 构合理 化 发展 的结果 。
的关 系， 台提供 的服 务 ， 户界 面 ， ｂＳｒｉ ｓ管理 ， 源管理及 平 台的 系统 功 能等 。阐述 了面向服 平 用 Ｗｅ ｅｖｃ ｅ 资
务 的体 系结构 Ｓ ＯＡ
关 键词 ： 支撑 平 台； 享 ； 务 ； 共 服 指挥 系统 ； 用 应
中图分 类号 ：Ｐ ；Ｖ Ｔ ３Ｔ ８
２ 总 体 结 构
应用支撑平 台。 是基 于 统 一 的技 术 架 构 、 准 与 标
收 稿 日期 ：０ １ ０ — １ ２ １ － ６ １
能 ， 些 资 源 包 括 数 据 资 源 、 信 资 源 、 储 资 源 等 这 通 存
等 ， 些 资源 可 以被 面 向公 共基 础 的 服务 单元 以及 面 这
５ ４
水 文
第 ３ 卷 １
的数 据访 问接 口 、 据转 换 服务 、 算 和存 储管 理 ， 数 计 数 据 字典 服务等 。
指挥调度GIS解决方案
指挥调度GIS解决方案一、概述指挥调度GIS解决方案是为了提高指挥调度工作效率和决策准确性而设计的一套地理信息系统（GIS）解决方案。
该解决方案利用GIS技术，将地理信息与实时数据相结合，实现对各种资源和人员的快速定位和调度，从而提高应急响应能力和资源利用效率。
二、功能需求1. 地图展示功能：系统应具备地图展示功能，能够显示各种地理要素，如道路、建造物、水域等，并能实时更新地理信息。
2. 实时数据采集功能：系统应具备实时数据采集功能，能够获取各种传感器、监控设备等的数据，并将其在地图上进行展示。
3. 资源管理功能：系统应能够管理各种资源的信息，如人员、车辆、设备等，并能够实时查看其位置和状态。
4. 任务调度功能：系统应能够根据实时数据和资源信息，智能地进行任务调度，包括人员调度、车辆调度等，以提高响应速度和效率。
5. 预警功能：系统应能够根据实时数据和预设规则，实现对异常情况的预警，如火灾、地震等，以便及时采取应急措施。
6. 数据分析功能：系统应能够对采集到的数据进行分析和统计，提供决策支持，如热力图分析、路径规划等。
7. 多平台支持功能：系统应能够在多种终端设备上运行，如PC、手机、平板等，以便实现随时随地的指挥调度。
三、技术需求1. GIS技术：系统应基于GIS技术进行开辟，能够实现地理信息的存储、查询和展示。
2. 实时数据采集技术：系统应采用实时数据采集技术，能够获取各种传感器、监控设备等的数据，并进行实时展示。
3. 数据库技术：系统应采用高性能的数据库技术，能够存储和管理大量的地理信息和实时数据。
4. 通信技术：系统应采用高效可靠的通信技术，能够实现系统内各个模块之间的数据交换和通信。
5. 安全技术：系统应采用安全技术，确保数据的安全性和系统的稳定性，防止未经授权的访问和攻击。
6. 可视化技术：系统应采用可视化技术，能够直观地展示地理信息和实时数据，提高用户的操作体验。
四、实施步骤1. 需求分析：根据实际需求，详细分析指挥调度工作的流程和功能需求，明确系统的功能和性能要求。
基于GIS的福州城市暴雨内涝预报预警系统研究应用
制定研究总思路
步骤一 、完成空间数据采集的任务
空间数据采集的任务是将现有的 地图、外界观测成果、航空像片、 遥感图像、文本资料等转换成GIS 可以处理与接收的数字形式，通常 要经过验证、修改、编辑等处理。
利用GIS作出的福州市区路网图
步骤五、结果分析
初期
中期
后期
黄色：0~0.2 橘色：0.题任务 技术路线 空间数据收集处理 过程及实现 工作总结
工作总结
在现有的学识基础上利用GIS的空间分析 技术和城市暴雨内涝模型，通过系统分析、 设计、实现和测试等过程，形成了一个以 GIS分析技术、数值模拟和仿真模型、为基 础的为城市雨情、汛情、涝情实时动态监 测、预警提供基础信息的初步研究，为城 市气象灾害及次生灾害的科学防范和指挥 调度提供决策依据。
福州市不同重现期的淹没高程和淹没深度和淹没面积
160 140 120
福州市不同重现期 的淹没面积计算
100 80 60 40 20 0 T1 T2 T3 T4 T5 T6 淹没面积/km²
结合福州市暴雨内涝实地调查结果，即积水超过60 cm,将会对居民生产 生活产生重大影响,诸如较低层住房墙壁刷白、室内财产(包括床、沙发、 家电等家具)将遭到严重浸泡、汽车抛锚或立交桥下积水致使交通堵塞等, 确定了各街道淹没面积比(HI1)和各街道淹没深度超过60 cm的面积比(HI2) 作为暴雨内涝灾害危险性分级的标准
地下排水模型
2 1 1 V R 3 S 2 n
式中，n为管壁粗糙率， 、R、S分别为过水断面面积、水力半径和管底 坡度。 假设管道直径为d，水深为h，水面弦长所对应的圆心角为θ，湿周为x， 过水断面面积、水力半径和流量采用下面的公式计算。
防汛抗旱指挥管理系统的设计与实现
2020年第4期64计算机应用信息技术与信息化防汛抗旱指挥管理系统的设计与实现宋丽华* 王典起** 张建成* 马晓红 刘鲲鹏 于小苇SONG Li-hua WANG Dian-qi ZHANG Jian-cheng MA Xiao-hong LIU Kun-peng YU Xiao-wei摘 要 本系统采用先进的技术，开发防汛抗旱指挥管理系统，实现信息共享、应用协同、服务智能。
在了解济南水务业务现状的基础上，结合水务业务的新形势、新政策，提出了管理系统的设计目标、系统架构、系统接口、数据库和系统安全设计，对系统的主要功能及组成进行了设计与实现，指出了系统的创新点，分析了系统的应用效果和前景。
该系统提高了水务工作效率和服务水平，对防灾减灾救灾有着重要意义。
关键词 济南水务；防汛抗旱；大数据；数据共享；公共服务doi：10.3969/j.issn.1672-9528.2020.04.021* 山东正中信息技术股份有限公司 山东济南 250014** 济南市城乡水务局 山东济南 250099[基金项目]济南智慧水务项目(一期)，项目编号：JNCZGK-2018-00030 引言党的十九大要求，坚持新发展理念，推动四化同步发展；深化供给侧结构性改革，加强水务相关基础设施网络建设；加快水污染防治，实施流域环境综合治理；全面增强执政本领，运用互联网技术和信息化手段开展工作；提高水务业务管理的社会化、法治化、智能化、专业化水平；健全水务安全体系，提升防灾减灾救灾能力；推进绿色发展，推进水资源全面节约和循环利用，实施国家节水行动[1]。
济南市城乡水务局统筹管理全市城乡河道、农水、城水、泉水保护、污水处理及节水等涉水事务，主持建设了防汛抗旱指挥管理系统（以下简称“系统”），引用先进的信息化技术，通过整合水务信息化资源，优化水务信息化资源配置，建立和健全标准规范体系和安全体系，实现城乡水务管理的信息共享、应用协同和服务智能，助力水资源规划、调度、保护和管理，实现水资源环境的综合监测和综合利用，加快推进了水务系统向现代水务、智慧水务、可持续发展水务的转变[2]。
基于GIS技术的水利防灾信息系统研究
摘要：近年来，GIS技术已深入到水利工程的各个方面，并发挥了巨大作用。GIS是水利信息采集、存储、管理、分析表达的有利工具。水利信息量大繁杂，它包含：实时数据、历史数据、环境数据、经济数据、矢量数据等信息。这些信息中80%以上与空间信息有关，实践证明：GIS可以胜任存储、管理这么庞杂的数据。做好GIS在水利防灾信息系统上的研究对于水利信息化改造和提升传统产业思路，是非常重要的，它是推动水利现代化的重要措施之一。
1.4.3堤防风险分析预警。堤防风险分析预警是将河道的堤防分成多个堤段，根据动态计算的水位与堤防高程比较，分析哪些堤段已经漫堤、哪些堤段己接近漫堤、哪些堤段相对安全等，并对已经漫堤和即将漫堤的堤段分级别进行预警。
1.4.4溃口方案分析。动态洪水风险图绘制时提供设置溃口的功能，用户可以根据洪水发生时的真实溃堤、管涌情况，在相应位置设置溃口，用以更准确地模拟溃口方案。理论上，溃口可能发生在堤防的任意一处，有限的“溃口”方案难以应对实际防汛过程中所可能遇到的情况，因此风险图绘制的溃口设置可以很好的解决这个问题。
3系统功能
3.1漫游功能
系统三维场景的展示及二维三维场景的联动操作是系统的一大特色。对此，系统针对二维和三维场景分别提供了不同的漫游方式。在二维场景中主要提供了放大、缩小、平移、全景、缩略图等常用的漫游方式。在三维场景中，根据三维显示效果提供了导航、旋转、录制等特有功能。导航功能可以按照用户在线路上的需求，在系统中自定义导航线路，实现自动导航，可以用其来展示某一次水灾的过境情景。旋转功能可以根据用户的需求按照不同的角度进行旋转，进而全面展示地形、水利工程等具备三维特点的地物。
1.2需求的细化及数据库的设计
洪水风险图系统主要作为防汛决策辅助的手段，需满足研究区域的水文雨量站以及防洪工程的快速定位及信息查询、洪水风险分析、风险图的灾情统计及管理等功能。根据系统需求，对收集整理的空间及非空间数据进行设计并构建数据库。系统数据库设计采用MicrosoRSQLServer2008作为数据库存储空间数据和非空间数据。SQLsenrer2008提供了全面性的空间支持，提供了Geograhy和Geometry两种空间数据类型用以存储空间数据。
指挥调度GIS解决方案
指挥调度GIS解决方案一、背景介绍指挥调度是指在应急救援、交通管理、警务指挥等领域中，通过对资源的调度和指挥，实现对事件的快速响应和高效处理。
GIS（地理信息系统）是一种基于地理位置数据的信息管理系统，能够对地理空间数据进行采集、存储、管理、分析和展示。
指挥调度GIS解决方案结合了GIS技术和指挥调度需求，通过空间数据的可视化和分析，提供了对事件的全面了解和有效的资源调度。
二、解决方案概述指挥调度GIS解决方案旨在提供一个集中管理和调度资源的平台，帮助指挥员实时了解事件情况、资源分布和调度情况，从而做出准确决策和高效调度。
该解决方案包括以下几个关键模块：1. 地理信息采集与管理模块该模块负责采集和管理地理信息数据，包括地理位置、地形地貌、道路网络、建筑物等。
通过GPS定位、卫星遥感和地理信息数据库等技术，实时获取和更新地理信息数据，为后续的调度分析提供基础数据支持。
2. 事件监测与分析模块该模块用于实时监测和分析事件情况，包括事件类型、事件位置、事件规模等。
通过传感器、监控摄像头等设备，实时获取事件数据，并通过GIS技术进行数据分析和可视化展示，帮助指挥员全面了解事件情况。
3. 资源调度与优化模块该模块用于对资源进行调度和优化，包括警力、救援车辆、医疗资源等。
通过GIS技术和优化算法，根据事件位置、资源分布和调度需求，实时优化资源调度方案，提高资源利用效率和响应速度。
4. 指挥决策支持模块该模块为指挥员提供决策支持工具，包括实时数据分析、智能预警、路径规划等功能。
通过GIS技术和数据挖掘算法，对大量数据进行分析和挖掘，为指挥员提供准确的决策依据和路径规划建议。
三、解决方案优势指挥调度GIS解决方案具有以下几个优势：1. 实时性：通过实时采集和分析数据，指挥员可以随时了解事件和资源的最新情况，做出及时决策和调度。
2. 可视化：通过GIS技术，将地理空间数据以图形化形式展示，直观清晰地呈现事件和资源的分布情况，方便指挥员进行观察和分析。
SuperMap GIS水利行业案例介绍
重要的溃坝洪水分析工具
简易模型 在“简易模型”功能模块中，提供瞬间全溃、瞬间局部溃以及逐渐溃三 种情况下的坝址处的最大洪峰流量、洪水过程，以及坝下游的洪水演进 过程。采用了谢任之统一公式、波堰流相公式、美国水道试验站修正公 式、黄河水利委员会公式、铁道科学研究院公式等 1-2D联合计算模型 “一二维联合模型”功能模块以中国水利水电科学研究院防洪抗旱减灾 研究所开发的溃坝模型为核心，采用里特公式、清华宽顶堰公式、堰流 经验公式、FLDWAY公式、MIKE11公式、HEC-RAS公式等，提供瞬间 全溃、瞬间局部溃以及逐渐溃三种情况下的坝址处的最大洪峰流量、洪 水过程的计算
GIS
水利部1：5万数据建库
---水利部水文局
全国山洪灾害预警监测平台一期试点工程（103个试点县）
---水利部防办
创 造 价 值 ， 我 们 创 新
GIS
永定河水系洪水管理水文业务系统
---水利部水文局
中国农村水力资源地理信息系统
---水利部农村水电及电气化发展局
4
SuperMap GIS的水利行业用户群
息采集、传输、旱情监视、旱情信息统计查询、分析、发布和旱 情数据统计上报等。 气象信息、水文信息、农情信息统计查询、分析；
GIS 创 造 价 值 ， 我 们 创 新
GIS
25
国家防总
GIS
旱情中心
旱情分中心
旱情信息站
创 造 价 值 ， 我 们 创 新
GIS
无线通讯网络
墒情监测站： 固定站、移动站
GIS 创 造 价 值 ， 我 们 创 新 GIS
22
GIS 创 造 价 值 ， 我 们 创 新
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基于GIS的防汛抗旱指挥平台研究
地理信息系统是灾情决策的基础，是分析和判断灾情形势，科学地制定灾情调度方案的依据。
当发生灾情时，则可迅速地采集和传输各种灾情信息，并及时显示在地理地图上，对其发展趋势作出预测和预报，经分析制定出灾情调度方案，努力缩小各种灾害范围，最大限度地减少灾害损失。
【关键词】监测与调度防汛抗旱地理信息系统Oracle 数据库GIS MapInfo
1 引言
为防治水旱灾害，中华人民共和国成立以来，我国投入大量的人力物力进行各种灾情整治，但完全依赖工程措施提高防洪抗旱能力，难以实现快速指挥决策。
应该在已有软硬件资源的基础上，利用自动监测、远程遥测技术、通信及计算机网络技术、GIS技术、Oracle数据库和现代水资源联合调度等专业技术，对水情、旱情进行实时监测、实时评价、实时调度和实时管理。
2 地理信息系统GIS
2.1 地理信息系统的简介
GIS是一种特定的空间信息系统。
它是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地理表层（包括大气层）空间
中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。
2.2 MapInfo的简介
MapInfo是个功能强大，操作简便的桌面地图信息系统，它具有图形的输入与编辑、图形的查询与显示、数据库操作、空间分析和图形的输出等基本操作。
本系统是在在.NET环境下通过C#语言对MapInfo里的MapX控件进行二次开发来实现的。
3 基于GIS的防汛抗旱指挥平台
3.1 概述
自从2005年水利部组织召开会议后，开始全面部署并组织实施国家防汛抗旱指挥工程建设。
该防汛抗旱指挥平台以MapInfo共享服务平台为依托，遵循国家水利行业政策法规，充分利用最新的计算机技术、数据库技术、网络通信技术开展实时水情、雨情、旱情、洪涝灾情的采集、传输、处理及应用工作，并建立信息共享服务平台。
3.2 系统技术方案与实现
3.2.1 系统技术方案
该平台采用跨平台的Client/Server体系结构，其基本框架结构分为三个层次：即人机交互层、应用分析层和系统支撑层。
其中，应用分析层是该平台的核心，分为基于GIS的灾
情实时信息服务模块、预案管理模块、灾情决策指挥模块。
应用分析层通过人机交互接口与决策分析人员及决策者进
行交互，在系统支撑层的数据、模型、方法、知识、图形、图像等资源的支持下，完成决策过程中各个阶段、各个环节的信息处理、综合分析和辅助决策处理功能。
人机交互层是系统使用者与系统之间的人机接口，主要作用是通过建立总控程序构筑系统运行的软件环境，控制应用软件运行参数的输入和运行结果的表达等，提供良好的系统运行界面和人机交互环境。
3.2.2 平台运行环境与要求
该平台基于目前Microsoft公司最先进的.net平台，采用C#语言开发。
软件结构上采用C/S模式，并将WEB服务器、应用服务器和数据库服务器分离，以保证系统处理的独立性、高效性、稳定性和可扩展性。
网络环境基于Windows操作系统，采用IIS平台提供WWW服务，后台数据库为Oracle 11g。
对该平台的基本要求：
（1）采用面向对象结构，实现组件化思想；
（2）分层实现系统，搭建开放结构，以便系统扩展；
（3）体现面向服务要点，灵活搭建应用；
（4）智能升级更新系统，降低维护成本；
3.2.3 平台主要模块简介
（1）GIS的灾情实时信息服务模块。
该模块以静态形式在MapInfo地图上表示洪水淹没风险图，将不同频率洪水下可供使用的防洪抢险通道、抢险队伍、物资和挖沙取土点等重要的信息点的数据标示到地图上，供防汛指挥调度使用。
实时监视系统将水文、引水、水质等信息进行形象化标记，并在电子地图上形象地表现出来，给水调人员、决策者图形化显示。
水情信息经过整理后，通过等值线、等值面、统计图、过程线等方式表现出来，专业人员根据整理后的成果，判断采集水的质量等，对整编结果进行校核修正，将正确结果存入数据库，供其他业务应用。
（2）预案管理模块。
该模块主要维护各种灾情预案，在MapInfo地图上，以向导方式形象地表述防汛预案。
录入、管理、维护各种预案，如防汛总体预案，抗旱预案，城市防洪应急预案，水利工程反恐怖预案，大中型水库度汛预案等。
在地图上，以向导方式形象地表述城市防洪应急预案。
（3）灾情决策会商指挥模块。
该模块主要针对业务人员提供一个会商材料的准备环境，管理工具和演示环境。
主要分为以下模块：
①会商准备：使用向导式的准备工具，方便的制作会商材料，连接各种会商需要的材料，并可以根据需要随时更改和调整；
②会商演示：为领导会商提供会商材料的演示环境，提
供防汛预案服务；
③会商管理：分为会商过程管理和会商纪要管理。
会商过程管理对会商过程进行跟踪管理，从登录到制作到演示和存储，都需要进行记录。
会商纪要管理主要对每次会商的情况进行管理，如存储、查询、修改、删除等。
4 总结与展望
本文介绍了基于MapInfo的防汛抗旱指挥平台，实现了对网络资源及策略信息的高效管理，并为网络管理系统提供了优质的策略服务。
基于平台具有较高的可移植性和松耦合性，可以将其应用到未来的基于全国防汛抗旱指挥系统中，实现对灾情进行有效的监测与管理。
本平台采用国际上先进的.Net、MapInfo等多种技术建设而成，实现了基于MapInfo的数据采集、处理、表现功能。
在许多性能上均达到业内较高水平。
因此本平台产品具有较强的市场竞争力，同时本平台具有本地化、个性化、低成本、易实施，投资回报效率高、速度快，经济效益和社会效益显著等特点。
所以，该平台不仅供于中国国内市场，在条件成熟后，将面向广阔的国际市场。
参考文献
[1]中华人民共和国水利行业标准.实时雨水情数据库表结构与标识符标准[S].SL323-2005.
[2]黄诗峰，李纪人.GIS支持下的防汛指挥决策支持系统
的系统分析与设计[J].中国管理科学，2001，9（6）：73-75.
[3]刘金勇.防汛抗旱指挥系统建设问题研究[J].城市建设理论研究：电子版，2015，17（4）：145.
作者单位
四川托普信息技术职业学院计算机学院四川省成都市611745。