基于GIS和BP神经网络的洪灾损失系统设计与开发
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摘要
在全球洪灾日益加重,非工程防洪倍受重视的背景下,开展防洪抗汛决策中洪灾损失评估的研究,具有现实意义。
论文以鄱阳湖区洪灾损失评估系统为例,首先,对系统进行了需求分析,确定了系统的开发原则和开发目标,并介绍了系统开发的环境,包括系统运行环境、数据库、开发平台、语言和所要用到的关键技术;其次,在GIS和BP神经网络技术的支持下,通过对灾区的雨情、水情、防洪工程的工情以及社会经济发展状况等众多洪灾损失主要影响因素的分析,从中提取洪水致灾、地形条件、防洪能力、社会经济等因子,建立了洪灾损失评估模型,并结合模型对系统进行了详细设计,确定了系统的功能模块;然后,使用Visual Basic和MATLAB程序开发语言,结合ArcGIS Engine控件库,开发了鄱阳湖区洪灾损失评估系统,并通过对1998年鄱阳湖区洪灾的数据分析和损失评估,进一步说明了洪灾损失评估模型的可行性和可靠性;最后,总结了所有这些工作的成果与不足,并对系统未来的发展方向做出了展望。
研究结果表明初步建立的基于GIS和BP神经网络的洪灾损失评估系统具有较好的可行性和实用性。它对鄱阳湖区防洪规划、产业结构调整与产业布局、灾情统计核查、灾后重建等方面具有一定的参考价值,在防汛指挥调度、抢险救灾、防洪工程建设等方面可得到进一步应用。
With flood increasing in the global and paying more attention in non-engineering prevent or control flood, researching on assessment of flood losses in prevent or control flood and decision-making has practical significance.
The paper takes assessment system of flood losses in Poyang lake area as an example. Firstly, it gave demand analysis of system, making sure the principle and goals of system development, and introduced the system development environment which include operating system environment, database, development platform, languages and key technologies. Secondly, with the support of GIS and BP neural network technologies, the paper analyzed many mainly affecting factors of flood losses which include rainfall, water information, flood control project information, as well as the socio-economic situation. It extracted the factors of flood hazard, topographic conditions, flood prevention capacity, socio-economic and so on, and established assessment model of flood losses, and identified the function modules of the system with detailed design of the system. Then, the author developed assessment system of flood losses in Poyang lake area by using MATLAB , Visual Basic language and ArcGIS Engine control base, and illuminated feasibility and reliability of assessment model of flood losses through data analysis and damage assessment of the 1998 flood in Poyang Lake area. Finally, it summed up the results and shortages of all the work and prospected the future development of the system.
The results show that the initial establishment of assessment system of flood losses which based on GIS and BP neural network has better feasibility and practicability. It has reference value in some aspects such as prevent or control flood planning in Poyang Lake area, industrial restructuring and industrial layout, verification of disaster statistics and reconstruction of post-disaster. It cloud be more applied in aspects such as flood prevention command attemper, dealing with an emergency and disaster relief, building of flood prevent or control flood project .
论文以鄱阳湖区洪灾损失评估系统为例,首先,对系统进行了需求分析,确定了系统的开发原则和开发目标,并介绍了系统开发的环境,包括系统运行环境、数据库、开发平台、语言和所要用到的关键技术;其次,在GIS和BP神经网络技术的支持下,通过对灾区的雨情、水情、防洪工程的工情以及社会经济发展状况等众多洪灾损失主要影响因素的分析,从中提取洪水致灾、地形条件、防洪能力、社会经济等因子,建立了洪灾损失评估模型,并结合模型对系统进行了详细设计,确定了系统的功能模块;然后,使用Visual Basic和MATLAB程序开发语言,结合ArcGIS Engine控件库,开发了鄱阳湖区洪灾损失评估系统,并通过对1998年鄱阳湖区洪灾的数据分析和损失评估,进一步说明了洪灾损失评估模型的可行性和可靠性;最后,总结了所有这些工作的成果与不足,并对系统未来的发展方向做出了展望。
研究结果表明初步建立的基于GIS和BP神经网络的洪灾损失评估系统具有较好的可行性和实用性。它对鄱阳湖区防洪规划、产业结构调整与产业布局、灾情统计核查、灾后重建等方面具有一定的参考价值,在防汛指挥调度、抢险救灾、防洪工程建设等方面可得到进一步应用。
With flood increasing in the global and paying more attention in non-engineering prevent or control flood, researching on assessment of flood losses in prevent or control flood and decision-making has practical significance.
The paper takes assessment system of flood losses in Poyang lake area as an example. Firstly, it gave demand analysis of system, making sure the principle and goals of system development, and introduced the system development environment which include operating system environment, database, development platform, languages and key technologies. Secondly, with the support of GIS and BP neural network technologies, the paper analyzed many mainly affecting factors of flood losses which include rainfall, water information, flood control project information, as well as the socio-economic situation. It extracted the factors of flood hazard, topographic conditions, flood prevention capacity, socio-economic and so on, and established assessment model of flood losses, and identified the function modules of the system with detailed design of the system. Then, the author developed assessment system of flood losses in Poyang lake area by using MATLAB , Visual Basic language and ArcGIS Engine control base, and illuminated feasibility and reliability of assessment model of flood losses through data analysis and damage assessment of the 1998 flood in Poyang Lake area. Finally, it summed up the results and shortages of all the work and prospected the future development of the system.
The results show that the initial establishment of assessment system of flood losses which based on GIS and BP neural network has better feasibility and practicability. It has reference value in some aspects such as prevent or control flood planning in Poyang Lake area, industrial restructuring and industrial layout, verification of disaster statistics and reconstruction of post-disaster. It cloud be more applied in aspects such as flood prevention command attemper, dealing with an emergency and disaster relief, building of flood prevent or control flood project .
引文
[1]卢世浪.神经网络与模糊集理论在实时洪水预报中的应用研究:[硕士学位论文].大连:大连理工大学,2001
[2]吴浩云,江南,俞高宇等.基于组件式GIS的太湖流域洪涝灾害评估系统.湖泊科学,2001,l3(2):1
[3]王凤.鄱阳湖区洪水灾害与综合管理研究:[硕士学位论文].南昌:江西师范大学,2006
[4]丁志雄.基于RS与GI S的洪涝灾害损失评估技术方法研究:[博士学位论文].北京:中国水利水电科学研究院,2004
[5]丁志雄,胡亚林,李纪人.基于空间信息格网的洪灾损失评估模型及其应用.水利水电技术,2005,(6):1～5
[6]王艳艳,陆吉康,陈浩.洪灾损失评估技术的应用.水利水电技术,2002,33(1 0):1
[7]马宗晋.灾害与社会,北京:地震出版社,1990.2～10
[8]曹丽娜,何俊仕.基于GIS的洪灾损失评估方法.北京:中国农学通报,2005,21(6):3～4
[9]王玲.北京基础地理信息管理系统:[硕士学位论文].北京:中国地质大学,2006
[10]黄涛珍,王晓东.BP神经网络在洪涝灾损失快速评估中的应用.河海大学学报,2003,(4):1～4
[11]陈静.鄱阳湖区洪水灾害损失快速评估:[硕士学位论文].南昌:南昌大学,2006
[12]刘光,刘小东.地理信息系统二次开发实例教程,北京:清华大学出版社,2004.42～80
[13]樊金荣,黎洪生.浅谈VB与MATLAB相结合的三种方法.微型电脑应用,2003,19(4):1～4
[14]张赛民,陈灵君.VB调用Matlab制作的COM组件实现二者混合编程.微型电脑应用,2006,22(4):1～5
[15]赵松涛.Oracle 9i中文版基础培训教程,北京:人民邮电出版社,2003.10～35
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[21]黄涛珍,王晓东.BP神经网络在洪涝灾损失快速评估中的应用.河海大学学报,2003,31(4):1～3
[22]翟宜峰,殷峻暹.基于GIS/RS的洪水灾害评估模型.人民黄河,2003,25(4):1～4
[23]白薇.城市洪水风险分析及基于GIS的洪水淹没范围模拟方法研究:[硕士学位论文].哈尔滨:东北农业大学,2001
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[31] ESRI.Editing in ArcMap.Redlands.CA.USA.1999
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[53]胡坚.蓄滞洪区运用损失快速评估与补偿研究:[硕士学位论文].常州:河海大学,2005
[54]邢贞相.遗传算法与BP模型的改进及其在水资源工程中的应用:[硕士学位论文].哈尔滨:东北农业大学,2004
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