015、GIS空间分析在城市排水防涝规划中的应用.pdf

GIS 空间分析在城市排水防涝规划中的应用    梁骞  俞露    摘要：结合住建部必威体育精装版的城市排水（雨水）防涝综合规划编制大纲的要求，以深圳市福田河流域作为 研究对象，总结了GIS（地理信息系统）空间分析技术在城市排水系统的评估与规划工作中的若干典型应 用，列举了包括管网拓扑维护、地形高程分析、子汇水区划分、数据叠加与综合分析等方面的应用案例。 重点探讨了相关技术在实际工作中的运用方法与技术路线。   关键词：GIS 空间分析 排水防涝规划 城市排水系统 1 前言 依照 2013 年 3 月国务院办公厅发布的要求全国各城市排水防涝设施建设规划的通知， 全国多个城市开展了新的一轮排水防涝规划编制。在规划编制的过程中，为了满足城市排水 系统数字化、信息化管理的要求，GIS 技术被广泛应用于排水管网的数据管理、信息分析、 辅助决策等方面。GIS 空间分析是对所有分析 GIS 空间数据的相关技术的统称[1] 。GIS 空间分 析功能可以对实体对象的空间信息和属性信息进行综合运算和分析，从而解决涉及到空间位 置的实际问题。  笔者以深圳市福田河流域的排水防涝规划作为代表，对过程中应用到的 GIS 空间分析操 作进行了集中研究，总结了相关的技术方法和应用效果，为即将开展的相关评估与规划工作 提供一定的参考。  2 研究区域简介 2 福田河为深圳河的一级支流，流经深圳市的中心区域。福田河流域面积大约为 15.5 km ， 主要收集笔架山南侧集雨区以及福田河沿岸地区的雨水，最终汇入深圳河。总体地势北高南 低，呈阶梯状分布，上游地区为丘陵地带，以自然生态区为主，中下游地区地势较平缓，以 城市建成区为主。福田河流域的排水体制主要是雨污分流制。本次研究所使用的城市排水管 网数据由管网普查资料获得。直径 300 mm （或宽X 高为 300 mmX300 mm）及以上的雨水 管渠总长度约 105.3 km。  3 主要应用与方法 3.1 管网拓扑管理  1    普查获得的城市排水管网原始数据往往不具有完整而严格的网络拓扑关系，常见的拓扑 关系错误包括管网或节点的重复、缺漏、错接、反向等等。面对复杂而且庞大的数据，单纯 通过人工检修耗时较多而且不免遗漏。GIS 中的拓扑分析 （Topology ）和几何网络 （Geometric  Network）等方法可以用于高效地检查和修复管线拓扑网络。  3.1.1 管网与汇水区拓扑关系维护 在实际情况中，城市排水管网各要素之间具有特定的、客观存在的拓扑关系。例如：管 线与管线之间必须通过节点相互连接，而不是直接相连；任一段管线或者任一个节点都不能 孤立存在，而必须与其他管网要素相联通才具有意义；划分的子汇水区需要覆盖流域的全范 围，且彼此之间既不能有重叠，也不能有间隙。为了在空间数据中正确地反映管网的实际特 征，在设计 GIS 地理数据库时，针对节点、管线和汇水区作出如下拓扑规定：   表 1  节点、管线与汇水区的拓扑关系规定  要素  拓扑规定  说明  点与点之间距离少于 0.1 米的，会通过聚 避免重复数据（距离过近的点 类（clustering ）捕捉成同一个点  往往是由数据重复所导致）  节点  点与点不得重叠  避免重复数据  点必须被线的端点覆盖  避免孤立点（Orphan Node）  点必须位于汇水区范围之内  符合物理属性  线与线不得重叠  避免重复数据  管线  线的两端必须被节点覆盖