城市智能型防洪减灾决策支持系统研究
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摘要
针对当前我国城市防洪减灾研究领域中所面临的一系列问题，从
系统分析的角度出发，运用现代管理科学的理论和方法，探讨了城市
智能型防洪减灾决策支持系统的理论和方法，并对系统中的有些问题
进行了深入细致的研究。其主要研究内容和成果如下：
1.针对城市防洪减灾决策时间的紧迫性和决策所需信息的不完
全性及不确定性等特点，在防洪减灾 DSS 基础上利用人工智能中的专
家系统、人工神经网络和地理信息系统设计出城市智能型防洪减灾决
策支持系统的理论框架。
2. 分析了城市洪水灾害系统中承灾体、致灾因子和孕灾环境之
间的作用，针对城市洪水灾害形成的复杂性，对城市洪水灾害的成因
机理进行了深入的、全面的分析和研究，得出结论：气候因子的年际
变化异常虽然是城市洪水灾害的直接影响因子，但人类的社会经济活
动对自然环境的改变是造成城市洪水灾害增加的最主要的原因。
3.提出了基于遗传算法的神经网络洪水流量的预测模型，该模型
综合遗传算法和神经网络的优点，有效地提高了预测精度和速度，为
洪水流量预报问题提供了一种新的方法。
4.提出了基于 GIS 的河道、蓄滞洪区洪水演进可视化仿真技术原
理与方法，分析了洪水演进可视化模型的建立过程，设计出河道、蓄
滞洪区洪水演进系统的总体结构及开发模式，并介绍了系统具体功能
的实现。
5.对影响城市洪灾损失的因素进行了系统分析，并从城市可持续
发展的角度对城市洪灾的损失进行分类。提出了城市洪灾各种损失函
数的概念，并分析了这些函数的性质，建立了各种损失的预测模型。
6.分析了城市防洪减灾决策方案优化的众多影响因素，在此基础
上把模糊优选神经网络模型应用到城市防洪减灾方案优化中，并建立
了城市防洪减灾方案优化模型。
To solve a series of problems confronted in research field of urban
flood control and disaster reduction of our country, the theories and
methods of DSS for urban intelligent flood control and disaster reduction
were discussed by applying the theories and methods of modern
management science from the viewpoint of system analysis. Meanwhile,
some problems in the system are studied thoroughly. The main
achievements are as follows:
1. In allusion to the characteristics of urban flood control and
disaster reduction decision, such as urgent decision-making time, the
imperfection and uncertainty of information needed, the theoretic
framework of DSS for urban intelligent flood control and disaster
reduction is designed by using ES, ANN and GIS based on flood control
and disaster deduction DSS.
2. The interactions among objects bearing flood disaster,
inducing-flood factors and inducing-flood environment of urban flood
disaster system are analyzed. The formation mechanism of urban flood
disaster is studied and analyzed comprehensively and deeply aiming at
the complexity of urban flood formation. It can be concluded that the
cycling and annual variations of climatic factors are the direct factors
leading to floods, the severe natural environmental deterioration resulting
from human social-economic activities, however, is the dominating factor
in urban flood increasing.
3. A new runoff forecasting model, based on the combination of
genetic algorithm and neural network, is proposed, which integrate with
the strongpoint of genetic algorithm and neural network. The accuracy
and the speed of runoff forecasting are effectively improved that offered a
new method for solving runoff forecasting problem.
4. The technical principles and methods of GIS-based flood routing
dynamic visual simulation for river, storage and detention basins are
proposed. At the same time, the establishment process of
three-dimensional visual models is analyzed, and the general framework
and development pattern of the flood routing system for river, storage and
detention basins are designed. In the end the realization of functions of
the system is also introduced in details.
5. The effect factors of urban flood loss are analyzed systematically,
and the urban flood loss is classified from the point of view of urban
sustainable development. The concepts of different urban flood loss
functions are proposed, and the character of these functions is analyzed,
in the end the forecasting models of different flood loss are established.
6. The factors affecting the decision-making and alternative
optimum of urban flood control and disaster reduction are analyzed, on
the basis of this, the model of fuzzy optimum selection and neural
network is applied in schemes optimization of urban flood-control and
disaster reduction, and the model of optimum schemes is established.
系统分析的角度出发，运用现代管理科学的理论和方法，探讨了城市
智能型防洪减灾决策支持系统的理论和方法，并对系统中的有些问题
进行了深入细致的研究。其主要研究内容和成果如下：
1.针对城市防洪减灾决策时间的紧迫性和决策所需信息的不完
全性及不确定性等特点，在防洪减灾 DSS 基础上利用人工智能中的专
家系统、人工神经网络和地理信息系统设计出城市智能型防洪减灾决
策支持系统的理论框架。
2. 分析了城市洪水灾害系统中承灾体、致灾因子和孕灾环境之
间的作用，针对城市洪水灾害形成的复杂性，对城市洪水灾害的成因
机理进行了深入的、全面的分析和研究，得出结论：气候因子的年际
变化异常虽然是城市洪水灾害的直接影响因子，但人类的社会经济活
动对自然环境的改变是造成城市洪水灾害增加的最主要的原因。
3.提出了基于遗传算法的神经网络洪水流量的预测模型，该模型
综合遗传算法和神经网络的优点，有效地提高了预测精度和速度，为
洪水流量预报问题提供了一种新的方法。
4.提出了基于 GIS 的河道、蓄滞洪区洪水演进可视化仿真技术原
理与方法，分析了洪水演进可视化模型的建立过程，设计出河道、蓄
滞洪区洪水演进系统的总体结构及开发模式，并介绍了系统具体功能
的实现。
5.对影响城市洪灾损失的因素进行了系统分析，并从城市可持续
发展的角度对城市洪灾的损失进行分类。提出了城市洪灾各种损失函
数的概念，并分析了这些函数的性质，建立了各种损失的预测模型。
6.分析了城市防洪减灾决策方案优化的众多影响因素，在此基础
上把模糊优选神经网络模型应用到城市防洪减灾方案优化中，并建立
了城市防洪减灾方案优化模型。
To solve a series of problems confronted in research field of urban
flood control and disaster reduction of our country, the theories and
methods of DSS for urban intelligent flood control and disaster reduction
were discussed by applying the theories and methods of modern
management science from the viewpoint of system analysis. Meanwhile,
some problems in the system are studied thoroughly. The main
achievements are as follows:
1. In allusion to the characteristics of urban flood control and
disaster reduction decision, such as urgent decision-making time, the
imperfection and uncertainty of information needed, the theoretic
framework of DSS for urban intelligent flood control and disaster
reduction is designed by using ES, ANN and GIS based on flood control
and disaster deduction DSS.
2. The interactions among objects bearing flood disaster,
inducing-flood factors and inducing-flood environment of urban flood
disaster system are analyzed. The formation mechanism of urban flood
disaster is studied and analyzed comprehensively and deeply aiming at
the complexity of urban flood formation. It can be concluded that the
cycling and annual variations of climatic factors are the direct factors
leading to floods, the severe natural environmental deterioration resulting
from human social-economic activities, however, is the dominating factor
in urban flood increasing.
3. A new runoff forecasting model, based on the combination of
genetic algorithm and neural network, is proposed, which integrate with
the strongpoint of genetic algorithm and neural network. The accuracy
and the speed of runoff forecasting are effectively improved that offered a
new method for solving runoff forecasting problem.
4. The technical principles and methods of GIS-based flood routing
dynamic visual simulation for river, storage and detention basins are
proposed. At the same time, the establishment process of
three-dimensional visual models is analyzed, and the general framework
and development pattern of the flood routing system for river, storage and
detention basins are designed. In the end the realization of functions of
the system is also introduced in details.
5. The effect factors of urban flood loss are analyzed systematically,
and the urban flood loss is classified from the point of view of urban
sustainable development. The concepts of different urban flood loss
functions are proposed, and the character of these functions is analyzed,
in the end the forecasting models of different flood loss are established.
6. The factors affecting the decision-making and alternative
optimum of urban flood control and disaster reduction are analyzed, on
the basis of this, the model of fuzzy optimum selection and neural
network is applied in schemes optimization of urban flood-control and
disaster reduction, and the model of optimum schemes is established.
引文
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