洪涝灾害模拟关键技术浅析

洪涝灾害模拟关键技术浅析

覃永兵1  曾滟稀2  雷文莉2

（1.四川省煤田地质局一三七队  2.四川地元地质勘查有限公司,四川 达州 635000）

摘要：基于高精度三维模型和多源数据融合的水淹分析及洪涝灾害带来的灾害模拟与评估是未来洪涝灾害预警研究的重点。传统的预警模式包所采用的数据单一、预测精度低，已经无法满足实际使用需求。随着我国三维地理信息数据的建设，基于空间模拟的防汛模拟技术取得了长足发展，在洪涝灾害模拟方面得到了大量应用。

关键词：高精度三维模型；多源数据融合；水淹分析；洪涝灾害模拟

1 引言

洪涝灾害预警模拟技术依赖于高精度三维地理信息模型、气象、水文等多源 数据的综合性评估，应用于灾前应急部署、灾害抢险决策、经济损失预估等。传统的卫星遥感、航拍航测等技术所获取的三维地理信息模型精度通常只能达到 1：2000 或者更低，尤其是高程精度较差，不适宜于直接用于洪涝灾害演变模拟。为提升洪涝灾害演变模拟精度，使用高精度三维模型与遥感、水文、气象等多源数据融合的水淹分析技术，综合区域经济区图等数据开展洪涝灾害损失综合评估，通过建立复杂的人文、经济和区域综合评估模型提升综合评估的精准性。

2 国内外研究现状

在东北浑河流域的暴雨洪涝淹没分析中，通过结合气象预警信息开展了强降水淹没模拟和淹没范围、深度分析，通过对比实际监测数据获取了较为准确的模拟结果。在基于高分辨率数值模型对城镇、江河洪涝灾害中，进行了三维模拟，获取了较为准确的淹没时间、面积等信息，有效的提升了模拟结果展示度和精准度。虽然已有研究在一定程度上提升了洪涝灾害预警能力，但仍然存在如下缺陷：

（1）精准的底图数据缺乏：现有的研究方法所使用的三维地理信息数据通常为 1：5000/10000的低精度数据，预警结果不准确；

（2）数据单一：已有方法大多采用单一的三维模型开展仿真模拟，未能将水文、气象、经济等信息，形成综合预警评估。

3 关键技术

3.1 大比例尺高精度三维地理信息建模技术

洪涝灾害后端模拟应用中汛情模拟对于地理信息模型的高程精度要求较高， 高精度三维地理信息模型可有效提高模拟结果精度。得益于机载激光雷达技术的 发展，高精度三维地理信息采集系统所获取的模型可达到1：500大比例尺精度， 其高程精度优于10cm可极大的提升模拟精度。

三维地理信息模型中的数字地表模型是基于三维点云数据地表点获取的地表高程模型，得益于激光雷达良好的穿透性采用机载激光雷达点云数据获取的数字地表模型能够更好的探测林下地表，对于水淹分析、水文动力学模拟等具有十分重要的意义。其主要是通过对地表模型进行单体化，再通过机载三维点云数据，对建筑、基础设施等单体化目标的属性进行设计，为洪涝灾害评估提供更为详细的基础数据。

3.2 水淹分析技术

洪涝灾害模拟的实质是通过模拟洪水形成机理实现淹没区域分析，基本任务 是实现在特定气象条件下（主要是降水量）完成洪涝灾害水情随时间的演变模拟， 模拟的输入数据包括降雨量、地理模型。洪涝灾害预警模拟的基本过程包括地表 径流过程、水淹分析和承灾体易损性分析3个环节，即模拟至少包含超限水量估算模型、淹没分析模型和灾害风险评估模型三个部分。

淹没区域分析是洪涝灾害预警的基础，所提供的淹没区域数据可结合单体化 模型、区域经济区图等数据，形成综合评估结果。综合评估包含直接经济损失评估、重点危险区域排查、公共设施损失等功能，同时，可结合综合评估结果，设 计应急方案，实现人员、可移动设施提前转移等。

3.3 多源数据融合

以大比例尺高精度三维地理信息建模技术中得到的基础数据与重点区域内水文和气象数据的整合，形成多维地理信息数据库，通过整理区域内历年水文和气象数据，实现防汛预警模型参数的预置。同时为了实现洪涝灾害的全面评估，整合区域内经济分布数据，基于基础的水淹分析结果形成经济损失、人员安全等风险评估。

5 结论

此次研究提出基于高精度机载激光雷达的精准三维建模技术用于洪涝灾害预警模拟；开展基于高精度三维模型的水淹分析研究，通过水动力学等技术研究实现精准水淹分析；提出多维度全方位灾害预警和评估方案，从地理、人文和经济等多个角度综合评估灾害损失。对灾前预警和科学研判、灾中应急决策与部署、灾后重建规划和评估，具有十分重要的意义。

基金项目：达州市科技计划资助项目（21ZDYF0011）、四川省测绘地理信息学会科技开发基金资助项目（CCX202318）

参考文献

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