CN106844531A - 一种基于网格的防汛指挥研判系统 - Google Patents

一种基于网格的防汛指挥研判系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于网格的防汛指挥研判系统，首先对辖区进行网格划分，以网格为单位，在每个网格中分别设置一个以上的水雨情信息监测站；每个网格内的水雨情信息监测站将当前水雨情数据实时传输至系统；将对应网格的水雨情数据，输入至水文预测模型进行预测分析，获取每个网格的未来降雨预测数据；通过防汛指挥研判系统进行相似度分析，获取与对应网格内当前水雨情数据相似度最高的历史水雨情数据；通过防汛指挥研判系统将每个网格的当前水雨情数据、与当前水雨情数据对应的相似最高的历史水雨情数据、未来降雨预测数据、社会经济数据以及基层防汛体系数据在GIS地图中进行可视化展示。通过网格化划分辖区，形成多个网格，使得防汛预警更佳直观形象化。

Description

一种基于网格的防汛指挥研判系统
技术领域
本发明一种基于网格的防汛指挥研判系统。
背景技术
防洪减灾措施主要包括工程措施和非工程措施。工程措施由于在防洪减灾中的显著效益，一致受到人们的青睐，各国都不遗余力地修建堤防、水库等防洪工程，提高防洪标准。但一方面是巨大的防洪工程资金投入,另一方面却是难以遏制的洪灾发生频率增加，洪灾损失持续上升的趋势。非工程防洪措施就是通过洪水预报、防洪调度、分洪、滞洪、立法、洪水保险、洪泛区管理等非工程措施减少灾害或减轻灾害可能带来的损失。防汛指挥决策支持系统是多种非工程防洪措施的集成系统，它以计算机技术、网络通讯技术和遥感技术等为基础，通过对各种防汛信息的自动采集、实时传输、综合分析和智能处理，及时、正确地实施防汛抢险救灾指挥调度。对于有效地减轻洪水灾害损失，保障人民生命财产安全，具有重大意义。
目前绝大部分防汛指挥决策系统基于 GIS 平台建设，以 WEBGIS 为集成框架，实现防汛相关的空间数据的显示、查询、编辑、专题制图、地图发布等功能。GIS 平台包括二维GIS 平台和三维 GIS 平台。
二维 GIS 平台具备通用的 GIS 功能，以地理信息为基础，将水利工程信息管理相关业务与 GIS 技术相结合，实现对空间与属性数据的管理与展示。具体要求包括：支持Shape files 数据格式，同时支持栅格图像格式，如 BMP、GIF、PNG、JPEG 等；能够对地图进行放大、缩小、漫游、选择等操作；可以进行图层控制及实现动态图层，可以生成专题地图；能对地图进行相应的点击查询、拉框查询、任意多边形查询等操作；能对地图按对象进行查询，实现对象的定位及闪烁功能，同时能实现测距等空间量算功能。三维 GIS 平台中，地理信息以三维虚拟化的方式逼真展示，并将水利工程信息管理相关业务与三维数据相结合，实现对空间与属性数据的管理与展示，提高信息应用的深度和广度。
目前防汛指挥决策支持系统主要功能主要包括日常状态下的值班管理、汛情简报、信息值守、传真管理、短信管理以及应急状态下（台风、暴雨期间）以灾害为主题的防汛会商、防风会商、防台会商。以防台会商为例主要功能包括在GIS地图上叠加展示实时雨情、实时水情、实时风情、台风路径、实时工情、视频信息、抢险队伍、防汛物资、避灾场所；查看实时统计报表、查看接收传真、进行短信发送；能够进行会商管理，自动生成会商材料；能够实时了解城市内涝情况，查看城市内河水位、城市水利工程工情信息。
目前技术主要存在以下缺点：
（1）基于GIS平台防汛指挥决策系统在应急状态指挥决策时，往往只能以行政区域关注大面上的整体分布信息或者点上的详细信息，但灾害期间的灾害事件发生往往发生在一定的区域范围，因此基于GIS平台的防汛指挥决策系统不能够进行针对性的分析、指挥和研判。
（2）由于基于GIS防汛指挥决策系统只能呈现整体面上信息和点上信息，因此未能进行相关连点的组网分析，以网格化为单元格，能够进行单元格内相关信息的关联、对比和呈现。
（3）灾害天气期间会商，需要掌握历史、现在和未来的信息，目前绝大部分系统均能够实现实时信息的动态掌握，对于未来的降雨和洪水预报由于客观条件的限制往往存在一定偏差，而历史信息作为确定信息往往对于灾害期间的研判具有至关重要的作用，目前已有系统往往只是对历史资料进行简单的罗列，未能智能进行相似度分析，为用户呈现相似度高的具有参考意义的历史洪水数据。
发明内容
本发明的目的是针对以上不足之处，提供了一种基于网格的防汛指挥研判系统，通过网格化划分，防汛更加直观形象化。
本发明解决技术问题所采用的方案是：一种基于网格的防汛指挥研判系统，包括以下步骤：
步骤S1：对辖区进行网格划分，形成一个以上的网格,以网格为单位，在每个网格中分别设置一个以上的水雨情信息监测站，用于实时采集对应网格中当前水雨情数据；每个网格内的水雨情信息监测站将当前水雨情数据实时传输到防汛指挥研判系统的数据中心；
步骤S2：以网格为单位，通过防汛指挥研判系统将每个网格的当前水雨情数据与对应网格的历史水雨情数据相关联，并且将每个网格内的历史水雨情数据、与对应历史水雨情数据相关联的历史调度数据、历史受灾数据和历史转移路线分别建立历史水雨情数据库、历史调度数据库、历史受灾数据库和历史转移路线数据库；
步骤S3：以网格为单位，通过防汛指挥研判系统进行相似度分析，获取与对应网格内当前水雨情数据相似度最高的历史水雨情数据，同时获取与该历史水雨情数据对应的历史调度数据、历史受灾数据和历史转移路线；
步骤S4：以网格为单位，防汛指挥研判系统的数据中心将对应网格内采集的水雨情数据，输入至水文预测模型进行预测分析，得到每个网格内的未来降雨预测数据；
步骤S5：以网格为单位，获取每个网格内的社会经济数据和基层防汛体系数据；
步骤S6：以网格为单位，通过防汛指挥研判系统将每个网格内的当前水雨情数据、与当前水雨情数据对应的相似最高的历史水雨情数据、未来降雨预测数据、社会经济数据以及基层防汛体系数据在GIS地图中进行可视化展示。
进一步的，在步骤S1中，所述网格划分分别以水库及水库集水区包围区域、小流域或圩区进行划分；若以水库及水库集水区包围区域进行网格划分，则选择的受灾区域内的所有水库，以每个水库为中心，以水库及水库集水区包围区域为一个单元格，形成一个以上的网格，并对每个网格依次进行数字编号；
若以小流域进行网格划分，则根据SL 653-2013《小流域划分及编码规范》进行小流域的划分，形成一个以上的网格，并对每个网格依次进行编号；
若以圩区进行网格划分，则将辖区内已有的圩区进行网格划分，划分为一个以上的网格，并对每个网格依次进行编号。
进一步的，在步骤S5中，所述的社会经济数据包括人口数量和分布、人口结构以及工况企业数量分布信息；所述基层防汛体系数据包括责任人、责任人联系方式、防汛物资、避灾场所、转移路线、抢险队伍信息。
进一步的，在步骤S6中，在GIS地图中同时呈现与所述相似最高的历史水雨情数据相关联的历史调度数据、历史受灾数据和历史转移路线。
进一步的，在步骤S3中，防汛指挥研判系统将每个网格的当前水雨情数据与对应网格的历史水雨情数据库相关联，通过对水雨情的绝对值和变化率两个因素进行相似度的计算和分析，获取与对应网格内当前水雨情数据相似度最高的历史水雨情数据。
进一步的，每个水雨情信息监测站包括一控制单元和与所述控制单元电连的水位采集模块、雨量采集模块、图像采集模块、通讯模块和预警模块,通过水位采集模块和雨量采集模块分别采集网格的水位信息以及雨量变化信息，获取对应网格内的水涨信息；通过图像采集模块实现实时监测对应网格内的图像信息，将图像信息通过通信模块传输至防汛指挥研判系统的数据中心。
进一步的，所述控制单元为单片机，所述雨量采集模块为翻斗式雨量传感器，所述通讯模块为GPRS通讯模块，所述预警模块为声光报警器。
进一步的，所述防汛指挥研判系统的数据中心通过所述GPRS通讯模块自动关联每个网格内的水雨情信息监测站。
与现有技术相比，本发明有以下有益效果：本发明根据防灾减灾的特点进行网格的划分，并且以网格为单位将相似的历史水雨情数据、当前水雨情数据和未来降雨预测数据同时进行可视化展示，使得防汛研判更加具有针对性，并且更形象化，辅助灾害天气期间用户能够进行预警、指挥和决策。本发明提供的研判系统还能够将基层防汛体系数据以网格为单位进行可视化展示，例如防汛物资、抢险队伍、转移路线进行直观展示；同样的社会经济数据进行数字化，能够以网格为单位，展示网格内人口数量，年龄结构、工矿情况，辅助决策者根据实际的社会经济数据进行人员调度和抢救。
附图说明
下面结合附图对本发明专利进一步说明。
图1为本发明实施例的研判系统的框图。
图2为本发明实施例的研判系统在GIS地图上展示的示意图。
图3为本发明实施例的社会经济数据的架构。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
如图1-3所示，本实施例的一种基于网格的防汛指挥研判系统，包括以下步骤：
步骤S1：对辖区进行网格划分，形成一个以上的网格,以网格为单位，在每个网格中分别设置一个以上的水雨情信息监测站，用于实时采集对应网格中当前水雨情数据；每个网格内的水雨情信息监测站将当前水雨情数据实时传输到防汛指挥研判系统的数据中心；
步骤S2：以网格为单位，通过防汛指挥研判系统将每个网格的当前水雨情数据与对应网格的历史水雨情数据相关联，并且将每个网格内的历史水雨情数据、与对应历史水雨情数据相关联的历史调度数据、历史受灾数据和历史转移路线分别建立历史水雨情数据库、历史调度数据库、历史受灾数据库和历史转移路线数据库；
步骤S3：以网格为单位，通过防汛指挥研判系统进行相似度分析，获取与对应网格内当前水雨情数据相似度最高的历史水雨情数据，同时获取与该历史水雨情数据对应的历史调度数据、历史受灾数据和历史转移路线；
步骤S4：以网格为单位，防汛指挥研判系统的数据中心将对应网格内采集的水雨情数据，输入至水文预测模型进行预测分析，得到每个网格内的未来降雨预测数据；
步骤S5：以网格为单位，获取每个网格内的社会经济数据和基层防汛体系数据；
步骤S6：以网格为单位，通过防汛指挥研判系统将每个网格内的当前水雨情数据、与当前水雨情数据对应的相似最高的历史水雨情数据、未来降雨预测数据、社会经济数据以及基层防汛体系数据在GIS地图中进行可视化展示。
从上述可知，本发明的有益效果在于：本发明分别按照水库集水区、小流域、大流域、圩区等类别进行网格划分，以网格为单位进行防汛分析，然后GIS地图进行可视化展示，实现防汛研判提供参考。在GIS地图上，可以以九宫格的形式将相似的历史水雨情数据、当前水文数据和洪水预测数据展示在同一界面上，上三格展示相似度最高的历史水雨情信息、历史调度情况、历史受灾情况，中三格展示实时雨情信息/水情信息、实时调度情况、应急响应情况，下三格展示预测降雨量信息、预测水库水情信息、预测河道水情信息等。
在本实施例中，在步骤S1中，所述网格划分分别以水库及水库集水区包围区域、小流域或圩区进行划分；若以水库及水库集水区包围区域进行网格划分，则选择的受灾区域内的所有水库，以每个水库为中心，以水库及水库集水区包围区域为一个单元格，形成一个以上的网格，并对每个网格依次进行数字编号；若以小流域进行网格划分，则根据SL 653-2013《小流域划分及编码规范》进行小流域的划分，形成一个以上的网格，并对每个网格依次进行编号；若以圩区进行网格划分，则将辖区内已有的圩区进行网格划分，划分为一个以上的网格，并对每个网格依次进行编号。
在本实施例中，在步骤S5中，所述的社会经济数据包括人口数量和分布、人口结构以及工况企业数量分布信息；所述基层防汛体系数据包括责任人、责任人联系方式、防汛物资、避灾场所、转移路线、抢险队伍信息。如图3所示为社会经济数据的架构，如下表1为基层防汛体系数据架构。
表1 基层防汛体系数据架构
表1 基层防汛体系数据架构（续1）
表1 基层防汛体系数据架构（续2）
在本实施例中，在步骤S6中，在GIS地图中同时呈现与所述相似最高的历史水雨情数据相关联的历史调度数据、历史受灾数据和历史转移路线。
进一步的，在步骤S3中，防汛指挥研判系统将每个网格的当前水雨情数据与对应网格的历史水雨情数据库相关联，通过对水雨情的绝对值和变化率两个因素进行相似度的计算和分析，获取与对应网格内当前水雨情数据相似度最高的历史水雨情数据。在步骤S3中，防汛指挥研判系统通过以下方法进行相似度分析：系统自动计算当前水雨情数据第a小时水位与历史水雨情数据上第b时的水位的绝对值，第a+1小时与历史上第b+1小时水位的绝对值……,第a+n小时与历史上第b+n小时的绝对值，同时计算当前a时到a+n时的斜率，历史上b时到b+n时的斜率，最后计算a到a+1时与b到b+1时斜率的变化率，进行相似度比较，得到相似度最高的历史水雨情数据，并且得到与该相似度最高的历史水雨情数据相关联的历史调度数据、历史受灾数据以及历史调度路线，在GIS地图上进行同步显示。
在本实施例中，每个水雨情信息监测站包括一控制单元和与所述控制单元电连的水位采集模块、雨量采集模块、图像采集模块、通讯模块和预警模块,通过水位采集模块和雨量采集模块分别采集网格的水位信息以及雨量变化信息，获取对应网格内的水涨信息；通过图像采集模块实现实时监测对应网格内的图像信息，将图像信息通过通信模块传输至防汛指挥研判系统的数据中心。
在本实施例中，所述控制单元为单片机，所述雨量采集模块为翻斗式雨量传感器，所述通讯模块为GPRS通讯模块，所述预警模块为声光报警器。
进一步的，所述防汛指挥研判系统的数据中心通过所述GPRS通讯模块自动关联每个网格内的水雨情信息监测站。
本实施例的具体实施过程：
如图2所示，以圩区进行网格划分，则将辖区内已有的圩区进行网格划分，得到一个以上的网格，W-1为第一个圩区网格，W-2为第二个圩区网格，W-3为第三个圩区网格；
以网格为单位，系统可以自动关联每个圩区网格的实时监测信息（即当前水雨情数据），能够看到该圩区范围内所有水文监测点和监测数据；自动关联预测预报信息（即未来降雨预测数据），如果有降雨和洪水预报模型则接入预报模型预报数据，若没有则接入气象降雨预报数据和水文部门经验预报数据；自动关联历史参照数据（即历史水雨情数据），根据实时降雨过程线和水位过程线，能够跟历史水雨情数据库中历史水位过程线和降雨过程线进行曲线相似度分析，系统自动判断历史上与该次水文过程最相似的历史的暴雨洪水事件，并且调出该暴雨事件所有关联的实时监测信息、历史调度信息、受灾信息、人员转移信息；可以自动关联基层防汛体系信息，将抢险物资、抢险队伍、网格责任人、转移路线基于地图进行可视化展示；也可以同时自动关联社会经济数据，能够知道该圩区范围内的人口数量，年龄结构、工矿企业情况等。
综上所述，本发明提供的一种基于网格划分的防汛预警方法，以网格为单位，使得防汛更加具有针对性，并且更形象化，辅助灾害天气期间用户能够进行预警、指挥和决策。
上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于网格的防汛指挥研判系统，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：对辖区进行网格划分，形成一个以上的网格,以网格为单位，在每个网格中分别设置一个以上的水雨情信息监测站，用于实时采集对应网格中当前水雨情数据；每个网格内的水雨情信息监测站将当前水雨情数据实时传输到防汛指挥研判系统的数据中心；
步骤S2：以网格为单位，通过防汛指挥研判系统将每个网格的当前水文数据与对应网格的历史水雨情数据相关联，并且将每个网格内的历史水雨情数据、与对应历史水雨情数据相关联的历史调度数据、历史受灾数据和历史转移路线分别建立历史水雨情数据库、历史调度数据库、历史受灾数据库和历史转移路线数据库；
步骤S3：以网格为单位，通过防汛指挥研判系统进行相似度分析，获取与对应网格内当前水雨情数据相似度最高的历史水雨情数据，同时获取与该历史水雨情数据对应的历史调度数据、历史受灾数据和历史转移路线；
步骤S4：以网格为单位，防汛指挥研判系统的数据中心将对应网格内采集的水雨情数据，输入至水文预测模型进行预测分析，得到每个网格内的未来降雨预测数据；
步骤S5：以网格为单位，获取每个网格内的社会经济数据和基层防汛体系数据；
步骤S6：以网格为单位，通过防汛指挥研判系统将每个网格内的当前水雨情数据、与当前水雨情数据对应的相似最高的历史水雨情数据、未来降雨预测数据、社会经济数据以及基层防汛体系数据分别在GIS地图中进行可视化展示。
2.根据权利要求1所述的一种基于网格的防汛指挥研判系统，其特征在于，在步骤S1中，所述网格划分分别以水库及水库集水区包围区域、小流域或圩区进行划分；若以水库及水库集水区包围区域进行网格划分，则选择的受灾区域内的所有水库，以每个水库为中心，以水库及水库集水区包围区域为一个单元格，形成一个以上的网格，并对每个网格依次进行数字编号；
若以小流域进行网格划分，则根据SL 653-2013《小流域划分及编码规范》进行小流域的划分，形成一个以上的网格，并对每个网格依次进行编号；
若以圩区进行网格划分，则将辖区内已有的圩区进行网格划分，划分为一个以上的网格，并对每个网格依次进行编号。
3.根据权利要求1所述的一种基于网格的防汛指挥研判系统，其特征在于，在步骤S5中，所述的社会经济数据包括人口数量和分布、人口结构以及工况企业数量分布信息；所述基层防汛体系数据包括责任人、责任人联系方式、防汛物资、避灾场所、转移路线、抢险队伍信息。
4.根据权利要求1所述的一种基于网格的防汛指挥研判系统，其特征在于，在步骤S6中，在GIS地图中同时呈现与所述相似最高的历史水雨情数据相关联的历史调度数据、历史受灾数据和历史转移路线。
5.根据权利要求1所述的一种基于网格的防汛指挥研判系统，其特征在于，在步骤S3中，防汛指挥研判系统将每个网格的当前水雨情数据与对应网格的历史水雨情数据库相关联，通过对水雨情的绝对值和变化率两个因素进行相似度的计算和分析，获取与对应网格内当前水雨情数据相似度最高的历史水雨情数据。
6.根据权利要求1所述的一种基于网格的防汛指挥研判系统，其特征在于，每个水雨情信息监测站包括一控制单元和与所述控制单元电连的水位采集模块、雨量采集模块、图像采集模块、通讯模块和预警模块,通过水位采集模块和雨量采集模块分别采集网格的水位信息以及雨量变化信息，获取对应网格内的水涨信息；通过图像采集模块实现实时监测对应网格内的图像信息，将图像信息通过通信模块传输至防汛指挥研判系统的数据中心。
7.根据权利要求6所述的一种基于网格划分的防汛预警方法，其特征在于，所述控制单元为单片机，所述雨量采集模块为翻斗式雨量传感器，所述通讯模块为GPRS通讯模块，所述预警模块为声光报警器。
8.根据权利要求7所述的一种基于网格划分的防汛预警方法，其特征在于，所述防汛指挥研判系统的数据中心通过所述GPRS通讯模块自动关联每个网格内的水雨情信息监测站。
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