一种基于GIS的避洪转移图的快速生成方法与流程

本发明属于灾害避险及地理信息系统制图技术领域，具体涉及一种基于GIS的避洪转移图的快速生成方法。

背景技术：

近年来极端气候事件频发，洪涝灾害增多。避洪转移是指根据不同洪水灾害情况，利用现有交通路网、防洪设施制定行之有效的应急策略，优化应急转移管理方案，进一步提高区域对洪水灾害的应变能力，从而减少洪水灾害所造成的人员伤亡和财产损失。避洪转移图是指明确标示危险区、转移单元、安置区，以及转移路线、方向等信息的地图。避洪转移图可以将上述要素直观的展示在图上，以辅助管理部门进行避洪转移决策。

目前避洪转移制图主要凭借制图人员人工识别并手动筛选转移单元、安置场所等要素，耗时耗力且易出现失误。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种基于GIS的避洪转移图的快速生成方法，根据洪水淹没区的基本地理信息，快速生成转移单元、规划安置场所、制定转移路线，然后生成避洪转移图，可以为管理部门制定避洪转移方案提供决策支持，解决了现有方法难以满足突发洪水事件情景下的避洪转移图准确、快速生成要求的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于GIS的避洪转移图的快速生成方法，包括如下步骤：

步骤101，获取洪水淹没区的基础地理要素图层、水利工程要素图层和洪水淹没图层；其中地理要素图层包括防洪保护区的行政区划、水系、公共设施点和道路；水利工程要素图层包括进水口、水文站、水闸、泵站和堤防；洪水淹没图层包含淹没水深值；

步骤102，在GIS中建立避洪转移要素处理模型，生成危险区图层、安置场所图层、转移单元图层和转移路径图层；具体包括以下步骤：

201，提取危险区：在洪水淹没图层中，设定某一水深值，基于淹没水深大于设定的水深值规则选择出的区域作为危险区，获得危险区图层；

202，选择安置场所：将公共设施点图层中的公共设施点要素与危险区图层中危险区进行合并叠置，提取出不在危险区内的公共设施点作为安置场所，生成安置场所点图层；

203，确定转移单元：将公共设施点图层中公共设施点要素与行政区划图层中要素进行合并叠置，提取出不包含公共设施点的行政区划作为中间图层一；将危险区图层中的危险区要素与行政区划图层中的所有要素取交集，提取出危险区内的行政区划作为中间图层二；将中间图层一中的所有要素与洪水淹没图层中的所有要素取交集，提取出淹没范围内不包含公共设施点的行政区划作为中间图层三；将中间图层二中的所有要素与中间图层三中的所有要素取并集，提取出淹没范围内不包含公共设施点的行政区划与危险区内的行政区划作为转移单元图层；将转移单元图层划分为多个转移单元；

204，生成转移路径：在GIS 平台中根据道路图层构建包含路径和交汇点的道路数据集，计算从转移单元到安置场所的最短路径，生成从转移单元到安置场所的最短转移路径图层；

步骤103，绘制避洪转移图：从下到上依次叠加洪水淹没图层、基础地理要素图层、水利工程要素图层和避洪转移要素图层，符号化各图层，在最上层添加标注与图面整饰要素，生成避洪转移图。

进一步的，计算从转移单元到安置场所的最短路径使用Dijkstra 算法。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明模块化了避洪转移图的制图流程，简化了制图操作，可大大减轻制图人力物力，降低人工判识的不确定性与不准确性，满足了在突发洪水事件情景下准确、快速生成避洪转移图的需求。

附图说明

图1是本发明基于GIS的避洪转移图的快速生成方法的流程图；

图2是本发明避洪转移要素处理模型的流程图；

图3是本发明避洪转移要素处理模型子模块的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

现有技术中，避洪转移图基于洪水淹没范围、水深等信息，借助GIS信息化手段将洪水要素、基础地理、道路及防汛应急预案等进行图形化、符号化表达，使避洪措施更加直观、高效，可为各级防汛指挥机构合理制定应急响应预案、部署防汛抢险、阻值群众应急转移疏散提供参考避险信息。

避洪转移图中展现的基本要素包括：基础地理信息，如行政区划、居民点、水系、道路、堤防等图层；基本洪水信息，如洪水淹没水深、淹没范围等；基本避洪转移信息，如危险区、转移单元、安置区、转移路线、危险点分布等。

本发明的一种基于GIS的避洪转移图的快速生成方法，如图1所示，包括如下步骤：

步骤101，获取洪水淹没区的基础地理要素图层、水利工程要素图层和洪水淹没图层；

在具体实际工程中，地理要素图层和水利工程要素图层通过纸质地图数字化或点要素经纬度坐标导入GIS平台得到，地理要素图层包括行政区划、水系、公共设施点及道路，可以通过数字化纸质的防洪保护区的行政区划图、水系图、公共设施分布图和交通图得到；水利工程要素图层包括进水口、水文站、水闸、泵站和堤防，可以通过数字化纸质的防洪保护区的水利工程分布图得到；洪水淹没图层包含淹没水深值，可以通过遥感航测得到，如洪水淹没图层可以为高分辨率卫星所获取的遥感地形影像栅格图，栅格像元值代表对应地表的平均水深值，此平均水深值作为此区域的淹没水深值。

步骤102，生成包括危险区、安置场所、转移单元和转移路径的避洪转移要素；

在具体实现中，避洪转移要素通过在GIS软件中建立避洪转移要素处理模型得到，处理流程图如图2，包括以下步骤：

步骤201，生成危险区：危险区是指可能被洪水淹没或围困，需要采取避洪转移措施的区域。在洪水淹没图层中，设定某一水深值，基于淹没水深大于设定的水深值规则选择出的区域作为危险区，获得危险区图层，例如水深值可设置为0.2米，将淹没水深值大于0.2米的区域称为危险区，提取此区域图层获得危险区图层；

步骤202，选择安置场所：安置场所是指具有一定的容纳能力，并能够保障避洪人员安全与基本生活条件的安置区域或场所。将公共设施点图层与危险区图层做叠置操作，此叠置操作属于合并叠置，具体操作是点与面取交集后取反产生新的属性关系。即将公共设施点图层中的公共设施点要素与危险区图层中危险区取交集后取反，提取出不在危险区内的公共设施点作为安置场所，生成安置场所点图层。

步骤203，确定转移单元：转移单元是指处于危险区内，需采取避洪转移措施的最小单位（如乡镇、行政村、自然村等）。转移单元的确定遵循现有技术中《洪水风险图编制导则》规定的原则：蓄滞洪区、洪泛区等区域的转移单元不大于自然村；防洪保护区转移单元不大于乡镇，如危险区面积小于1000km²，转移单元不大于行政村。确定转移单一的具体实现过程流程图如图3所示：将公共设施点图层中公共设施点要素与行政区划图层中要素进行合并叠置（取交集后取反），提取出不包含公共设施点的行政区划面作为中间图层一；将危险区图层中的危险区要素与行政区划图层中的所有要素取交集，提取出危险区内的行政区划面作为中间图层二；将中间图层一中的所有要素与洪水淹没图层中的所有要素取交集，提取出淹没范围内不包含公共设施点的行政区划面作为中间图层三；将中间图层二中的所有要素与中间图层三中的所有要素取并集，提取出淹没范围内不包含公共设施点的行政区划面与危险区内的行政区划面作为转移单元图层，在转移单元图层中基于以上转移单元的划分原则将整个转移单元区域划分为多个转移单元。

步骤204，生成转移路径：转移路径指从转移单元到安置场所之间的道路。在GIS 平台中根据道路图层构建道路数据集，数据集包括路径和交汇点。构建时设置路径属性，如连通性、方向、等级和阻抗和交汇点属性，如阻抗，U型转弯策略；然后进行路径分析，生成从转移单元到安置场所的最短转移路径图层。路径分析使用Dijkstra 算法。现有技术Dijkstra 算法描述如下：

1）令arcs表示弧上的权值。若弧不存在，则置arcs为∞。S为已找到的从V出发的的终点的集合，初始状态为空集。那么，从V出发到图上其余各顶点Vi可能达到的长度的初值为D=arcs[Locate Vex(G,Vi)]，Vi∈V；

2）选择Vj，使得D[j]=Min{ D |Vi∈V-S } ；

3）修改从V出发的到集合V-S中任一顶点Vk的最短路径长度。

路径即为算法中定义的弧，交汇点的集合即为算法中定义的S。算法将在交汇点集中反复查找具有最小最短路径估值的交汇点，然后将其添加到交汇点集中，同时更新所有不在交汇点集中却与该交汇点相邻的点的最短路径估值。继续执行该算法，直到目标交汇点得以添加到交汇点集中。

步骤103，绘制避洪转移图。

在洪水淹没图层上叠加基础地理要素图层，提取其中的行政区划、水系、及道路，用于展示防洪保护区的基础地理信息；其上叠加水利工程要素图层，提取其中的进水口、水文站、雨量站、水闸、泵站和堤防，用于展示防洪保护区的水利工程信息；再上叠加避洪转移要素图层，提取其中的安置场所、转移单元和转移路径，用于展示防洪保护区的避洪转移信息。然后依照现有技术中《洪水风险图制图技术要求（试行）》规定进行制图，对避洪转移要素图示符号化及添加标注和图面整饰要素。符号化各图层，用于通过图形来直观表现各图层中要素的信息，如不同的颜色，形状，大小等，并通过图例进行说明；添加标注与图面整饰要素，包括图名、指北针、文字说明、比例尺和图表，用于完善并扩充地图内容；设置显示范围，范围设置为淹没范围占据图面约1/4大小的中心区域。最终将所有洪水淹没图层、基础地理要素、水利工程要素、避洪转移要素和图面整饰要素共同显示在图面上，最终生成避洪转移图。

本发明模块化了避洪转移图的制图流程，简化了制图操作，可大大减轻制图人力物力，降低人工判识的不确定性与不准确性，满足了在突发洪水事件情景下准确、快速生成避洪转移图的需求。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。