洪水淹沒分析報告

1、存檔編號華北水利水電學(xué)院5SNorth China Unteeuity O WaieKResourcfs and Electric PowerLL課程設(shè)計題目:洪水淹沒分析學(xué)院資源與環(huán)境學(xué)院專業(yè)地理信息系統(tǒng)姓名黃福想學(xué)號 200900931指導(dǎo)教師李小根完成時間2012年6月1日目錄 TOC o 1-5 h z 摘要I關(guān)鍵詞:ARCENGINE；三角網(wǎng)(TIN)； ARCGIS； IFLOOD ANALYSIS REPORTIIABSTRACT II第1章前言1 -研究課題背景 1-研究的內(nèi)容 1-第2章系統(tǒng)架構(gòu)2 -實現(xiàn)的基本原理及技術(shù)路線 2-實現(xiàn)的基本原理-2技術(shù)路線-22.2系統(tǒng)的實現(xiàn)

2、 3-應(yīng)用地理信息系統(tǒng)的優(yōu)越性-3 -洪水淹沒面積的計算-4系統(tǒng)模塊-42.2.4.系統(tǒng)功能實現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)-7 -第3章結(jié)束語7 -系統(tǒng)的不足8 -核心代碼:- 8 -洪水淹沒分析報告摘要水淹沒范圍的確定及可視化是防洪和洪災(zāi)損失評估的核心環(huán)節(jié)，三維GIS能夠在空間 延展度上直觀的反映地形地貌的要素特征?；赼rcengine開發(fā)的三維GIS系統(tǒng)通過洪水水 位線和水淹范圍能夠形象的展示洪水淹沒情況，并在此基礎(chǔ)上分析水淹影響，統(tǒng)計相關(guān)的 數(shù)據(jù)，計算水淹面積，為三維防洪提供一定的決策支持。關(guān)鍵詞: ArcEngine；三角網(wǎng)（TIN）； ArcGIS；Flood Analysis ReportAbst

3、ractSubmerged in water to determine the scope and visualization is a core part of flood control and flood damage assessment, 3D GIS to spatially extended intuitive reflect the characteristics of the elements of the topography. Range display to visualize flood submerged by flood water level and flood

4、ing based on arcengine developed three-dimensional GIS system, and on this basis to analyze the impact of flooding, the statistical data related to calculation of the flooded area to provide a certain degree of decision-making three-dimensional flood control supportedKey WOrds:ArcEngine； TIN； ArcGIS

5、；第1章前言1.1研究課題背景我國是一個自然災(zāi)害十分頻繁的國家，洪澇災(zāi)害一直嚴(yán)重威脅著人民生命財產(chǎn)安全和 社會的穩(wěn)定與發(fā)展。近幾十年來，自然資源的開發(fā)利用不斷擴(kuò)大，城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)建設(shè)飛速發(fā)展， 洪水出現(xiàn)的頻率及其造成的損失也不斷的增加。因此，快速、準(zhǔn)確、科學(xué)地模擬、預(yù)測和 顯示洪水淹沒范圍，以便發(fā)揮防洪工程效益，并以非工程措施來減輕洪水危害，對防洪減 災(zāi)具有重要意義。別是對于城市和蓄滯洪區(qū)，如果能夠預(yù)先獲知洪水的淹沒范圍和水深的 分布情況，對于挽救人民的生命財產(chǎn)和減少洪澇災(zāi)害損失都具有十分重要的價值。獲取洪 澇災(zāi)害范圍和該范圍內(nèi)相對準(zhǔn)確的水深分布對洪澇災(zāi)害評估和經(jīng)濟(jì)損失評估也具有重要 的意義。1.2

6、研究的內(nèi)容洪水淹沒是一個很復(fù)雜的過程，受多種因素的影響，其中洪水特性和受淹區(qū)的地形地 貌是影響洪水淹沒的主要因素。對于一個特定防洪區(qū)域而言，洪水淹沒可能有兩種形式， 一種是漫堤式淹沒，即堤防并沒有潰決，而是由于河流中洪水水位過高，超過堤防的高程， 洪水漫過堤頂進(jìn)入淹沒區(qū)；另一種是決堤式淹沒，即堤防潰決，洪水從堤防決口處流入淹 沒區(qū)。無論是漫堤式淹沒還是決堤式淹沒，洪水的淹沒都是一個動態(tài)的變化的過程。針對目前防洪減災(zāi)的應(yīng)用需求，對于洪水淹沒分析的要求可以概化為兩種情況，一是 在某一洪水水位條件下，它最終會造成多大的淹沒范圍和怎樣的水深分布，這種情況比較 適合于堤防漫頂式的淹沒情況。另外一種情況是

7、在給定某一洪量條件下，它會造成多大的 淹沒范圍和怎樣的水深分布，這種情況比較適合于潰口式淹沒。對于第一種情況，需要有 維持給定水位的洪水源，這在實際洪水過程中是不可能發(fā)生的，處理的辦法是可以根據(jù)洪 水水位的變化過程，取一個合適的洪水水位值作為淹沒水位進(jìn)行分析。對于第二種情況， 當(dāng)潰口洪水發(fā)生時，潰口大小是在變化的，導(dǎo)致分流比也在變化。另外一般都會采取防洪 搶險措施，潰口大小與分流比在搶險過程中也在變化，洪水淹沒并不能自然地發(fā)生和完成， 往往有人為防洪搶險因素的作用，如潰口的堵絕，蓄滯洪區(qū)的啟用等。這種情況下要直接 測量潰口處進(jìn)入淹沒區(qū)的流量是不大可能的，因為堤防潰決的位置不確定，決口的大小也

8、在變化，測流設(shè)施要現(xiàn)場架設(shè)是非常困難也是非常危險的。所以實際應(yīng)用時，考慮使用河 道流量的分流比來計算進(jìn)入淹沒區(qū)的洪量。第2章系統(tǒng)架構(gòu)2.1實現(xiàn)的基本原理及技術(shù)路線實現(xiàn)的基本原理通過對數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)的獲取和分析，建立數(shù)字高程模型（DEM）。在建立的DEM 模型的基礎(chǔ)上，并在數(shù)據(jù)庫的支持下，進(jìn)行洪水淹沒分析。洪水淹沒分析可以根據(jù)給定的 洪水位進(jìn)行計算，得到洪水淹沒分析結(jié)果。技術(shù)路線利用GIS技術(shù)進(jìn)行相關(guān)處理，應(yīng)用自身功能，求的低于一定高程的洪水淹沒范圍， 從而計算洪水淹沒面積。由于3D點多采用的沿等高線采點，因此在等高線密集的地方采點較多，等高線稀疏 的地方采點少，這樣能很好的表示地形的高低起伏

9、，又能有效地減少數(shù)據(jù)冗余。針對一個 特定地區(qū)的洪水淹沒分析，為了減少數(shù)據(jù)量和便于分析，一般根據(jù)洪水風(fēng)險，預(yù)先圈定一 個最大的可能淹沒范圍，這樣處理對于防洪減災(zāi)來說是合理的。系統(tǒng)的框架圖如下圖1所示：r*二紂站三維場京恚本探作三維施形的生成地形位置商程查詢水位線里示分析水淹區(qū)域顯示分析*經(jīng)濟(jì)附屬物顯示淹沒經(jīng)濟(jì)失統(tǒng)計二推哀札操作件圖孱信息瀏覽,信息定位點擊查詢”二紂加也-圖1系統(tǒng)框架圖2.2系統(tǒng)的實現(xiàn)應(yīng)用地理信息系統(tǒng)的優(yōu)越性1）地理信息系統(tǒng)是管理空間信息的最佳選擇就傳統(tǒng)意義上的數(shù)據(jù)庫而言，無論是FoxPRO，還是Oracle，Sybase，它們管理的信息類 型主要是文字和數(shù)字，對圖形的管理功能則十

10、分薄弱。眾所周知，地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫 包括圖形和屬性兩部分，圖形數(shù)據(jù)庫主要負(fù)責(zé)點（point）、線（line，arc）、面（surface）、體 （body）等圖形實體的管理，而各類圖形實體的屬性管理則由FoxPRO, Oracle等數(shù)據(jù)庫來 承擔(dān)。事實上，人類對地球三維空間中任意實體的表達(dá)，應(yīng)該是圖形和屬性的并集，這樣， 才能對物體進(jìn)行較為精確的描述。所以，只有地理信息系統(tǒng)才能對空間目標(biāo)進(jìn)行有效的描 述。2）地理信息系統(tǒng)不僅是一個管理系統(tǒng)，而且還是一個分析系統(tǒng)對地理信息系統(tǒng)而言，不僅圖形實體具有屬性信息、拓?fù)潢P(guān)系，而且還有大量的分析模型。所以，人們不僅能夠得到圖形信息，而且還可以圖文并茂地

11、對地學(xué)現(xiàn)象進(jìn)行分析研究，為 決策提供依據(jù)。例如，利用GIS系統(tǒng)的圖形和數(shù)字高程模型（DEM），可以圈定環(huán)境的污 染范圍和程度，得到地形的坡向圖，計算礦體的儲量。洪水淹沒面積的計算1）給定洪水水位下的淹沒分析。選定洪水水源入口，設(shè)定洪水水位、選出洪水水位以下 的三角單元，從洪水入口單元開始進(jìn)行三角格網(wǎng)連通性分析，能夠連通的所有單元即 組成淹沒范圍，得到連通的三角單元，對連通的每個單元計算水深W，即得到洪水淹 沒水深分布，圖3是基于三角單元格網(wǎng)模型在給定洪水水位條件下的淹沒分析。2）給定洪量（Q）條件下的淹沒分析。進(jìn)行災(zāi)前預(yù)評估分析時可以根據(jù)可能發(fā)生的情況 給定一個洪量，或者取洪水頻率對應(yīng)的流量的

12、百分?jǐn)?shù)。評估分析時洪量Q值可以根據(jù) 流量過程曲線和潰口的分流比計算得到，有條件的地方，可以實測，不能實測的可以 根據(jù)上下游水文站的流量差，并考慮一定區(qū)間來水的補(bǔ)給誤差計算得到。系統(tǒng)模塊系統(tǒng)的開始界面勇E釀SISJLLt1HJI61KIW1B3IO-za msioe-Z71 1B3IO-m:i-TffllLttagI.響 CtTO05TO05JTMIM KM .T2.TaaiOE-弱?幣眼5T戳蛟.酬K2HM MZI1KUW+5-： 22:印物 23* .引ESKKS貝?Sh rru甜訕5 的齡g.8說.的瘀，詬S眄光魏瀏咨L. B0瀏1婉辟曝1WW NfwWS 宣詢無 UI5E1197?2WR

13、 病 Jggi 95碩邸.IWCfl位口肝1213117 23SIH54I2H 3T342 id jcn a4nnu- u2Lt l&llLt00U吹H.泌&暗3 tl .7 右機(jī)圖2系統(tǒng)的開始界面TIN是地表或空間現(xiàn)象起伏變化的數(shù)字表示，包含了地球表面許多有用的地理信息， 其中就包括水文信息。通過TIN來生成地表水淹沒分析統(tǒng)計模型具有最形象化的特點如 下圖所示：圖3淹沒分析系統(tǒng)統(tǒng)計表單模塊如下圖4所示:圖4系統(tǒng)表單2.2.4.系統(tǒng)功能實現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)該系統(tǒng)中三維場景都是通過在TIN的表面進(jìn)行內(nèi)插實現(xiàn)的。對于場景中的水位線， 它是通過數(shù)據(jù)文件中的記錄的最高水位線，通過接口查詢功能在contour

14、nngrid 22獲取相 應(yīng)的數(shù)據(jù)，從這些查詢到的特征數(shù)據(jù)中來獲取幾何，為內(nèi)插提供幾何數(shù)據(jù)。場景中現(xiàn)實的 洪水淹沒范圍是由已有的二維的數(shù)據(jù)在表面內(nèi)插所得。圖1系統(tǒng)淹沒分析第3章結(jié)束語基于DEM的洪水淹沒分析可以解決上述兩種洪水最終淹沒范圍和水深分布的問題， 但由于DEM數(shù)據(jù)量大，對于較大范圍的洪水淹沒分析，在目前的計算機(jī)硬件技術(shù)水平上 還不能較快地計算出結(jié)果，這對于防洪減災(zāi)決策實施等方面，這種計算速度是不能忍受的。 格網(wǎng)模型的思想很早就已經(jīng)提出，并且在各個領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，如有限元計算的離散 單元模型，目前所能見到的較先的洪水模擬演進(jìn)模型（如陸吉康教授的水動力洪水演進(jìn)模 型）也是一種格網(wǎng)化的

15、模型。基于空間展布式社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)庫的洪澇災(zāi)害損失評估模型也 是基于格網(wǎng)模型的思想（見李紀(jì)人等人的相關(guān)文章）。由于格網(wǎng)本身對模型概化的優(yōu)越性，同時考慮到與洪水演進(jìn)和洪澇災(zāi)害損失評估模型更好地結(jié)合，所以采用基于格網(wǎng)的洪水淹 沒分析模型是比較好的選擇。3.1系統(tǒng)的不足沒能做成web版發(fā)布到網(wǎng)上，有些功能不夠完善3.2核心代碼：public partial class Forml : Formpublic Form1()InitializeComponent();privateI3DPropertiesp3D=null;/I3DProperties控?制?訪Q?問三y維?特-?性?的的接口2IFeat

16、urepFeature = null;IFeatureLayerpLayer = null;int index;ITinptin;DataRowdr;DataTabledt=new DataTable();private void Form1_Load(object sender, EventArgs e)string path = Application.StartupPath;/MessageBox.Show(path);path = path + 圖 a?.sxd;this.axSceneControll.LoadSxFile(path);textBoxl.Text = 5;textBo

17、x2.Text = 5;this.MouseWheel+=newSystem.Windows.Forms.MouseEventHandler(axSceneControl_OnMouseWheel);實 !1現(xiàn)?滾?輪?縮?放Q?private void axSceneControl_OnMouseWheel(object sender, MouseEventArgs e)trySystem.Drawing.PointpSceLoc=axSceneControll.PointToScreen(this.axSceneControll.Location);System.Drawing.Point

18、Pt = this.PointToScreen(e.Location);if (Pt.XvpSceLoc.X II Pt.XpSceLoc.X + axSceneControll.Width II Pt.YvpSceLoc.Y IIPt.YpSceLoc.Y + axSceneControll.Height)return;double scale = 0.2;if (e.Deltav 0) scale = -0.2;ICamerapCamera = axSceneControll.Camera;IPointpPtObs = pCamera.Observer;IPointpPtTar = pCa

19、mera.Target;pPtObs.X += (pPtObs.X - pPtTar.X) * scale;pPtObs.Y += (pPtObs.Y - pPtTar.Y) * scale;pPtObs.Z += (pPtObs.Z - pPtTar.Z) * scale;pCamera.Observer = pPtObs;axSceneControll.SceneGraph.RefreshViewers();catchdoublezz = 1100 - 888.216895;private void timer1_Tick(object sender, EventArgs e)if(dou

20、ble)(pFeature.get_Value(index)1800)/高?程.-值*超?過y1800則m?谷被A?淹a沒？pFeature.set_Value(index, 1100);toolStripStatusLabel1.Text =淹a沒?完a成尸；timer1.Enabled = false;elsepFeature.set_Value(index, double.Parse(pFeature.get_Value(index).ToString() +Convert.ToDouble(textBox2.Text);高?程-值* 加10p3D.BaseOption = esriBa

21、seOption.esriBaseExpression;p3D.BaseExpressionString = pFeature.get_Value(index).ToString();p3D.Apply3DProperties(pLayer);axSceneControl1.SceneGraph.RefreshViewers();toolStripStatusLabel1.Text =洪水?淹a沒?進(jìn)?行 d 中 D.;ISurfacepSurface = ptin as ISurface;zz=zz+Convert.ToDouble(textBox2.Text);doublearea=pSu

22、rface.GetSurfaceArea(zz,esriPlaneReferenceType.esriPlaneReferenceBelow);doublevolum = pSurface.GetVolume(zz, esriPlaneReferenceType.esriPlaneReferenceBelow);dr = dt.NewRow();dr高？程-(m) = zz.ToString();dr面？積 y(m*m)” = area.ToString();dr容Y 積 y(m*m*m)” = volum.ToString();dt.Rows.Add(dr);/dt.Rows0=Z.ToSt

23、ring();dataGridView1.DataSource = dt;private void checkBox1_CheckedChanged(object sender, EventArgs e)if (checkBox1.Checked)timer2.Enabled = true;/設(shè)I “置?計?時iA器i A運?行Delsetimer2.Enabled = false;private void timer2_Tick(object sender, EventArgs e)axSceneControl1.Camera.Rotate(Convert.ToDouble(textBox1

24、.Text);/按ai a照?給?定的i?角?度旋y轉(zhuǎn)AaaxSceneControl1.Refresh();private void button1_Click(object sender, EventArgs e)trystringsFileName;SaveFileDialogpSaveFile = new SaveFileDialog();pSaveFile.Title =保 Aje存 2?圖a?片尸；pSaveFile.Filter = BMP 圖 a ?片？(*.bmp)l*.bmplJPEG 圖 a ?片？(*.jpg)|*.jpglTIF 圖 a 片? (*.tif)l*.ti

25、f”;pSaveFile.ShowDialog();sFileName = pSaveFile.FileName;if (pSaveFile.FilterIndex = 1)axSceneControl1.SceneViewer.GetScreenShot(esri3DOutputImageType.BMP, sFileName);elseif (pSaveFile.FilterIndex = 2)axSceneControl1.SceneViewer.GetScreenShot(esri3DOutputImageType.JPEG, sFileName);MessageBox.Show(成功

26、l保 Aje存 2?圖a ?片?至“0: + sFileName);catchMessageBox.Show(出？現(xiàn)?錯 2誤返Q* 回？”)；private void button2_Click(object sender, EventArgs e)IScenepScene = this.axSceneControl1.Scene;/IScene 提-0供?訪Q?問“o和a控?制?場?景傍的i?接口2IEnumLayerpEnumLayer = pScene.get_Layers(null, true);pLayer = (IFeatureLayer)pEnumLayer.Next();to

27、olStripStatusLabell.Text =洪水?淹“a沒?進(jìn)?行 d 中 D.;while (pLayer != null)/MessageBox.Show(pLayer.Name);if (pLayer.Name =水？面？”)IFeatureClasspFeaClass = pLayer.FeatureClass;pFeature = pFeaClass.GetFeature(O);index = pFeature.Fields.FindField(”高?程“-);timerl.Enabled = true;break;elsepLayer = (IFeatureLayer)pE

28、numLayer.Next();ILayerExtensionspLayerExts = pLayer as ILayerExtensions;for (inti = 0; ivpLayerExts.ExtensionCount; i+)I3DProperties pDDD = pLayerExts.get_Extension(i) as I3DProperties;if (pDDD != null)p3D = pDDD;ITinLayerpTinLayer;pTinLayer = axSceneControl1.Scene.get_Layer(2) as ITinLayer;ptin = p

29、TinLayer.Dataset;dt.Columns.Add(高?程-(m), typeof(string);dt.Columns.Add(”面?積 y(m*m)”, typeof(string);dt.Columns.Add(”容Y 積 y(m*m*m), typeof(string);/IWorkspaceFactorypWSFact = new TinWorkspaceFactoryClass();/IWorkspacepWS = pWSFact.OpenFromFile(Application.StartupPath, 0);/ITinWorkspacepTinWS = pWS as

30、 ITinWorkspace;/ITinpTin = pTinWS.OpenTin(dtm_tin);private void checkBox2_CheckedChanged(object sender, EventArgs e)publicvoidaxSceneControl1_OnMouseDown(objectsender,ISceneControlEvents_OnMouseDownEvent e)/bool flag=false;private void button1_Click_1(object sender, EventArgs e)timer1.Enabled = false;/if (flag = false)/timerl.Enabled = false;/buttonl.Text =繼.-續(xù)？；/flag = true;/else/timer1.Enabled = true