论文总字数：14857字

目 录

1引言 1

1.1专题地图 1

1.2洪水灾害风险图 1

1.3研究背景 1

1.3.1洪水风险图 1

1.3.2城市暴雨内涝风险区划 2

2.总体设计 2

2.1 研究目标 2

2.2 研究内容 2

2.3 数学基础 2

2.3.1 投影设计 2

2.3.2 比例尺 3

3.研究区及数据处理 3

3.1研究区概况 3

3.2数据处理 4

3.2.1高程数据 4

3.2.2土地利用分类 4

3.2.3历史淹没数据与区划结果 5

4.风险区划图制作与淹没过程演示 6

4.1风险区划图的制作 6

4.1.1符号设计 6

4.1.2图例 7

4.1.3专题要素的表示方法 7

4.1.4图面视觉效果设计 7

4.2淹没过程的动态演示 9

4.2.1软件及控件 9

4.2.2数据结构 9

4.2.3关键代码 11

5.结论与展望 14

参考文献 14

致谢 16

贵阳市暴雨内涝风险图制作与淹没过程演示的实现

渠鸿宇

,China

Abstract：Based on historical rainstorm inland inundation records and the model of urban rainstorm inland inundation, using resources of remote sensing and basic map date related, combining the basic principle and the method of thematic map designing, discussing the process of designing the thematic map of rainstorm waterlogging risk zoning in Guiyang, then using ArcGIS Map software to complete the thematic map.After that, through the analysis of the typical rainstorm precipitation data and geographical data of Guiyang, in the based of Visual Basic 6.0, combined with MapObjects and TeeChart control program, demonstrate Guiyang’s waterlogging in the typical rainstorm. Thus, get the static and dynamic expression of the thematic map of risk of waterlogging in Guiyang.

Key words: urban rainstorm inland inundation; thematic mapping; flood risk mapping

1引言

1.1专题地图

专题地图为一种在普通地图的基础上突出另外某些要素的地图。专题地图的内容由两部分构成：专题要素，即主题想要突出的要素的相关内容；地理基础，即用以辅助专题要素的表达的地理地图。

专题地图，更有利于解决特定问题，专题地图中的某些信息得到充分，详细，清楚的表述，从而给人对特定的信息有一目了然的感觉。本文将详细介绍暴雨内涝风险区划专题地图。它以图的形式，在普通地理地图的基础上，对由于暴雨内涝造成的淹没深度以及各地的风险程度做出了详细表述，读者可以清楚地从图中得到相应的信息。暴雨内涝风险区划专题地图是预防洪灾和降低洪灾灾害的重要非工程措施，对于规划城市土地利用，指导防灾减灾工作具有重要意义。由于它可帮助决策者从防灾和减灾两方面入手来降低风险，因此较传统的纯工程措施更具有科学性^[1]；另外，专题地图给出的信息具有详细，准确的特点，使得防灾减灾工作的进行更加高效和准确^[2]。暴雨内涝专题地图又有静态和动态之分。两者的侧重点不同，静态地图即风险区划专题图侧重于结果；动态地图即内涝过程动态演示侧重于过程。不同的侧重点使得在应用中有所区别。

1.2洪水灾害风险图

洪水灾害风险主要表现在两个方面，一是洪灾自身的危险，一个是对经济、社会可能造成的危险。它是由发生洪灾的可能性以及洪灾的危害性共同决定的。洪水灾害是威胁贵阳市甚至我国国民安全及经济社会发展的主要自然灾害之一。因此，迫切需要科学有效的防洪减灾方法。防洪减灾措施随着科技不断进步也变得更加科学、有效。传统的防洪减灾措施主要为工程措施，如：建水库、筑堤坝等。然而，这些措施在降低洪灾发生的频率同时，却潜在的增加了洪灾损失，因为工程措施使得更多资源和人口集中到某一保护的区域，使得一旦遇到工程失事，将引起更大损失。因此，在防洪的同时也要降低洪灾的危害性，这样就不仅仅需要修筑防洪工程，还需要一些其他措施来共同解决问题。洪水风险图就是在这种需求下产生的。它为工程构建位置的选择、易洪区的管理提供了有效帮助。洪水风险图是结合历史水文、地理资料，经过分析及洪水模拟而得出的某一区域内洪水灾害风险的等级图。

1.3研究背景

1.3.1洪水风险图

欧美、日本已开始将洪水风险图应用于很多方面。如洪水预险、洪水区土地规划、防灾减灾等，并有着显著成效。19世纪70年代，美国开始实行国家洪水保险计划，将9亿（当时利率下约72亿人民币）多美元用以洪水风险图的研究工作。截至2003年4月，制作完成了大量洪水风险图用以辅助容易发生洪灾的平原地带和城市的防灾减灾工作。2003年，随着计算机的普及，美国再次投入1.5亿美元（约12 亿元人民币）用于将纸质地图升级为数字地图。与美国相比，日本发展相对靠后。1995年，日本启动洪水风险图的制作研究，截至2004年，制作了覆盖日本大面积流域的洪水风险图。欧洲国家，同样重视对洪水风险图的研究，在吸收它国技术和方法的基础上，不断创新并取得显著成果。挪威由于1995年大洪水遭受严重损失之后，开始积极开展洪水淹没地图的研发工作^[33]-[38]。

在80年代中期，我国开始尝试洪水风险图的制作，但受当时经济和技术的制约，在后续的10年中，未取得显著成果，只停留在部分流域的试验阶段。20世纪90年代末，随着《洪水风险图编制纲要》和《洪水风险图编制导则》的颁发，我国在洪水风险图的绘制研究上开始迅速发展，并取得丰硕的成果^[3]-[8]。

在这发展过程中，有很多优秀学者通过不断的努力做出了丰富的成果。田玉刚^[23]（2011）综合当前国内外学者的风险图制作的理论及方法，以致灾因子的危险性、孕灾环境的敏感性和承灾体的脆弱性共同作用的系统为风险制图基础，完成了洞庭湖地区的风险评估，并对三者进行叠加分析得出洞庭湖地区洪水灾害风险区划图。谭徐明^[25]等（2004）根据近300年水文资料，结合当前社会和自然数据，在地理信息系统的基础上，运用统计学和模糊聚类方法绘制了全国洪水风险区划图。张行南^[26]（2000）通过成因分析的方法，考虑气象、径流和地形三因素，制成了洪水危险程度区划图。

1.3.2城市暴雨内涝风险区划

洪水区划制图工作曾一直停留在河流流域，而随着城市化的迅速发展，城市的洪涝灾害的防灾减灾工作变得极为重要。20世界80年代后期，美、英等国开始研究城市内涝问题。Scofield,R.A.等，在四维同化变分技术的基础上，制作出城市积涝和排水决策系统以及城市积涝数值模式。中国在20世纪90年代，开始研究城市积涝的相关问题。王建鹏^[7]等采用统计学的方法，在降水内涝仿真模型的基础上，分析了西安市区暴雨内涝的促成因子，并对其进行模拟。解以扬^[8]等在暴雨内涝灾害仿真模型的基础上，分析不同种类的降水，用数值模拟其过程，进一步得出由暴雨引起的洪灾灾害风险程度，此方法在国内得到广泛应用；谭术魁^[9]等研究了武汉市的洪涝及治理问题，得出雨量丰富超过排水系统的标准值、较低地势等是洪涝灾害的促成因子；洪国平^[10]等采用GIS的暴雨淹没模型，进行城市暴雨内涝模拟并对暴雨内涝易发风险区进行区划。俞布^[11]等将孕灾环境、致灾因子、防灾能力及承灾体结合起来制作了台风暴雨内涝风险评估模型，并在GIS基础上，将以上各指标转换成栅格，在模糊综合评价方法的基础上，编制了杭州市台风暴雨洪涝灾害风险区划图；郭广芬^[12]等利用百分位法和重现期，制作了湖北省统一指标下，以及分区指标统计下的，各站不同洪涝的历史发生次数空间分布图；苏布达^[13]等在foodarea模型基础上，动态模拟了荆江分洪区的洪水演进。

2.总体设计

2.1 研究目标

本文旨在分析和利用前人研究的成果上，采用贵阳市的历史暴雨内涝记录和内涝模型的模拟结果，结合相关遥感和基础地图资料，在贵阳市水文地理等相关资料的基础上，进行贵阳市暴雨内涝风险专题地图的制作，并对淹没过程进行动态演示，为该市暴雨内涝灾害防治和治理工作提供参考。

2.2 研究内容

本文主要内容是针对贵阳市暴雨内涝开展专题地图制作和淹没过程演示。首先对相关数据进行处理，包括从1：500的贵阳市地形图中提取河流、道路和高程等基础地理信息，以及对数据的投影变换；在完成数据处理的基础上，根据暴雨内涝模拟的结果以及风险区划模型制作风险区划图，并通过编程对典型暴雨下的淹没过程进行动态演示。其中在风险区划图的制作过程中涉及到专题地图制图理论和方法，以及不同制图方法的比较；在动态演示中，分析相关数据结构以及算法。最后总结分析研究内容和试验结果，提出待解决的问题。

2.3 数学基础

专题地图制作的数学基础由两个主要内容构成，分别为投影设计和比例尺的设计。

2.3.1 投影设计

地图投影设计原则为尽量保证地图与实际之间各项内容的一致，以满足地图在应用中的准确性。地图投影的选取主要取决于三个方面：建图区自身特点、地图投影的特点和地图的应用。

建图区主要从建图区经纬度、建图区大小和建图区的外形三个方面影响投影的选择。方位投影适用于极点周围的区域，而中纬度地区常用圆锥投影。小范围（纬度差不超过22.5度）不同变形性质的投影造成的误差可忽略不计，而大范围则要从其他方面精确选择投影。在外形方面，外形近似为圆的宜采用方位投影，东西长南北短的地区在赤道周围的宜采用圆柱投影，而在中纬度的宜采用圆锥投影。

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