一种洪涝灾害地理分析评估动态模型的构建方法

摘要

本发明涉及灾害信息管理领域，尤其涉及一种洪涝灾害地理分析评估动态模型的构建方法，包括：采集待分析区域的初始数据，压缩后存储至创建的轻量级空间数据库中；调取初始数据，初始化构建的洪水淹没分析模型，采用种子点蔓延算法获得最终洪水淹没区范围图和水深分级图；将整合后的最终洪水淹没区范围图和水深分级图的数据输入洪灾损失评估数学模型和洪水风险评价数学模型进行计算，得到洪水淹没后蓄滞洪区各村庄经济损失情况和潜在受灾风险度。本发明构建了性能优良、运行稳定可靠的空间数据库系统和洪水淹没分析模型，优化了影像栅格数据的组织和管理方法，更加直观地展现了给定条件下蓄滞洪区的洪水淹没情况，并提供灾后损失评估功能。

说明书

技术领域

本发明涉及灾害信息管理领域，尤其涉及一种洪涝灾害地理分析评估动 态模型的构建方法。

背景技术

洪涝灾害是发生最为频繁，并且严重威胁人类生存与发展的自然灾害之 一。洪涝灾害具有复杂性特征，它发生频率高，影响范围广，造成损失大。 全世界每年因洪涝灾害造成的伤亡人数超过全部因自然灾害伤亡人数的 65％，造成的损失超过所有因自然灾害损失的30％。洪涝灾害已经成为人类 社会共同面临和关注的重大问题。我国是世界上最大的发展中国家，也是世 界上受洪涝灾害影响最严重的国家之一。据不完全统计，每年我国平均有超 过1亿亩的农田遭受洪涝灾害，造成的经济损失将近200亿元，占全年主要 自然灾害总损失的30％以上，占我国国民生产总值的1％—2％，其中，七大 江河及沿海诸河流域是洪涝灾害的高发区。

因此，洪涝灾害业已成为人类社会共同面临和关注的重大问题，对于洪 涝灾害的研究已经是国内外的一个热点领域。

(1)洪水演进模型

要对洪涝灾害损失情况进行评估，首要的任务就是要弄清洪水产生的机 理以及演进及消退的过程和影响。对于这方面的研究，国内外学者已经做了 大量研究。特别是对洪水演进的数值模拟，在计算科学广泛应用的背景下得 到了快速发展，近年来广泛应用于洪水的预警预报系统。其数学模型主要有 水动力学模型和水文模型两类。

在洪水演进数值模拟的可视化方面也取得了不少进展。可视化技术于上 世纪80年代正式提出，现已经应用于多个领域之中，为科学计算可视化提供 了强有力的支持。近年来，以地理分析为背景，用空间信息技术实现的洪水 演进可视化研究越来越受到人们的重视，它可以为洪水演进可视化系统的研 制提供了多种空间分析和解释的有力工具，可以对诸如遥感、遥测、水文、 地理、交通、河网、公建等不同地表空间信息进行综合的分析、统计和测量。

(2)洪涝灾害损失评估技术

在漫长的历史时期里，防洪工程一直是防御洪水最主要的措施，特别是 近代以来世界各主要洪水国家在防洪方面的投入逐步增加，洪水预报以及对 洪水调控的工程能力有显著的提高，但是灾害损失没有得到控制，反而大幅 度增加，灾害发生频率也未见减少。由此可见，单纯的工程手段是不经济的， 无限制的提高防洪能力是不可持续的，所以，防洪减灾非工程措施越来越受 到人们的重视，它作为防洪工程措施的一种重要补充，体现了人类尊重洪水 规律，通过调整自身行为尽可能避让洪水的袭击，以达到防止和减轻洪水灾 害的目的。

防洪减灾非工程措施可以分为基于洪水的物理属性的非工程措施、基于 风险概念的非工程措施、基于管理科学的非工程措施和基于政策与法规的非 工程措施四种。对于洪涝灾害进行损失评估正是综合考虑了这四种非工程措 施的一种系统研究。它在研究洪水的形成和传播等物理属性的基础上，对洪 水演进的方式进行了模拟，然后根据洪水的随机性和动态性进行风险评价和 风险管理，并且评估发生洪水后的损失情况，最后给出政策和法规上的非工 程措施。由此可以看出，洪水灾害损失评估是进行防洪减灾非工程措施研究 的重要内容。洪水灾害损失评估研究有利于洪灾发生前的日常管理，洪灾发 生过程中的应急管理和灾害发生后的恢复和重建过程中的管理，同时也是防 灾减灾发放灾款的依据。因此，应加强对洪水灾害损失评估的研究，同时研 究洪水灾害损失评估也是提高防洪能力的突破点之一。此外，洪水灾害损失 评估研究可为区域土地利用规划和区域开发规划提供合理性参考。

洪水演进的模拟是洪涝灾害评估的基础，而洪涝灾害损失评估又是防洪 减灾领域的一项基础工作，它在防洪规划制定、洪水灾害风险管理、洪水保 险、防洪减灾效益评估、法律法规制定等方面都起着重要作用。20世纪60、 70年代国内外已有较多的研究，特别是美国、日本等国，在洪灾损失评估研 究方面做了大量工作，取得了一系列研究成果。这些国家由于洪水保险相对 普及，他们建立了比较完善的洪水灾害损失评估时所需的数据库——即社会 经济方面的数据及各类财产损失率，因此在发生洪水灾害时能较快的对洪水 灾害损失进行评估。20世纪60年代，美国深入研究了洪泛区的管理及问题， 在洪水灾害损失评估方法上有着探索性意义。美国的Suit和Ruell Lee提出了 非传统的水深一损失曲线方法，用于对特大洪水时的损失进行计算，并探讨 研究了以前的水深一损失曲线的优点缺点，在此基础上拟合出六种各种财产 类型的新曲线，也称为平均曲线，这些曲线适用性很广泛；美国在1988年对 俄亥俄州富兰克林县的洪水灾害损失进行评估时，就是通过建立财产一水深 一损失的函数关系完成的。

我国对洪水灾害损失评价的研究起步较晚。20世纪90年初，我国学者 文康等人对洪水灾害损失调查评估的方法进行了探讨和分析，并详尽介绍了 各分类资产洪灾损失的特点、调查评估的原则及损失评估的方法等。陈丙咸 等对洪水灾情损失进行了研究，提出一种洪水灾情损失评估的方法。冯平等 人在采用参数统计方法的基础上，建立了城市洪涝灾害经济损失的评估预测 模型，并对天津市滨海新区的洪涝灾害损失情况进行了评估和预测。程涛等 人以河北省海河南系“63.8”和“96.8”型洪灾为例，提出了“洪灾重演法”损失计 算模型，构建了洪灾损失快速评估模型，是区域洪灾损失快速评估的有效方 法；黄涛珍采用了神经网络结构，建立了典型流域的洪涝灾害损失评估模型； 陈香对福建省洪涝灾害经济损失进行了评价和趋势分析，构建了灾害灾损度 指数进行评估灾害经济损失，该方法不受灾害发生的时间和地点限制，计算 方便，但需要较完善、全面的灾情信息。李琼等人以我国1998年洪灾为例， 利用主成分分析法和层次分析法建立了洪灾评估的加权评价模型，并对10个 地区的灾情进行了评估和排序。此方法的评估结果符合实际，但适合于信息 较全的大空间尺度的应用。

(3)基于地理分析的洪涝灾害损失评估技术

在科学技术飞速发展的今天，不可避免的要应用高新技术对洪水灾害损 失进行评估。现代地理分析在揭示区域自然、经济和社会诸要素及其相互作 用的时空结构、动态过程与形成机制，在研究人类活动与资源环境和社会经 济间的协调与可持续发展，在为国家和地方社会、经济发展提供科学依据与 决策支持等方面具有不可替代的作用。而在防洪减灾的过程中，需要一种对 各类信息数据进行获取、存储、管理和分析的工具，空间信息技术满足了这 种需要。地理分析在空间信息技术的支持下，能够充分体现地理系统的整体 性、综合性和复杂性特征，可以整合、集成和发展相关学科领域的理论、模 型与方法，进而开展地理环境的历史、现状和未来的动态三维表达、集成建 模、模拟调控、预测预报及影响评价，揭示地理环境的演化过程、时空特征、 驱动机制及其演变趋势。所以，结合空间信息技术的地理分析方法可以为洪 涝灾害损失评估，乃至防洪减灾涉及的所有领域提供至关重要的支撑和工具， 在防洪减灾信息化、现代化、智能化、准确化方面，发挥着无以伦比的重要 作用。

现代地理学，把地理环境及其人类活动的相互关系看作统一整体，采用 定性和定量相结合的方法，解释地理现象的内在机制并预测未来演变。现代 地理分析，综合运用了多种数学方法，在空间信息技术的支持下，建立了一 系列的分析、模拟、预测、规划、决策、调控等空间模型系统，提供了数据 库系统、模型库系统及各种应用系统，以供各个领域使用。上世纪九十年代 以后，遥感(Remote Sensing，RS)和地理信息系统(Geographic Information  System，GIS)等空间信息技术的研究和应用取得了较大的发展，洪水灾害评 估领域中运用地理分析的方法，采用空间信息技术的研究也随之有了新的进 展。陈秀万等人利用RS和GIS技术，使用洪水时遥感水体提取模型确定受 淹范围，并结合社会经济数据进行损失评估。詹小国等人利用GIS、RS和 GPS(全球定位系统，Global Position System)对长江中下游地区洪涝灾情进 行了评估，其评估模型和过程主要是依据灾情数据库特别是堤防数据库和历 史灾害数据库的建立，提出了一个评估灾情损失相对大小、可用来进行洪涝 灾情区划的指标洪损度。王艳艳等系统地阐述了GIS技术的洪水模拟演进和 损失评估的技术方法和步骤，主要考虑淹没历时、水深对洪涝灾害进行损失 评估。刘自强利用水力学非恒定流洪水演进模型模拟出三个不同位置决口时 的洪水淹没范围，根据洪水特性和社会经济指标，从大尺度视角对黄河下游 洪水损失进行了评估。曹永强等人利用GIS和DEM的水动学模型以及遥感 数据，从而获取洪水淹没的范围、受淹水深和历时等数据，建立洪灾评估模 型，考虑了社会经济背景、财产与公共设施现状等因素，此模型需要综合复 杂的数据基础上方可完成。仇蕾等人利用水动学模型，基于空间的信息格网 技术，分别形成了社会经济信息格网和洪水水文信息格网，对其叠加获得每 个空间格网的洪水损失，从而显示出洪水灾害的时空特点，并根据极端洪水 的损失率数据库，对极端地洪灾进行了损失评估。除典型的水动学模型的洪 水演进确定淹没特性对洪水损失评估外，从产流、汇流模型以及利用DEM和 GIS技术从二维地面模型和矢量一栅格一体化相结合的方法，去确定淹没范 围研究洪水灾害损失也有所发展。王腊春等人以地理信息系统为支持，基于 产流、汇流的水文模型对太湖流域的洪水淹没范围进行了模拟，并预测了2010 年发生1991年型特大洪涝灾害时的经济损失。钱育等人提出基于DEM和产 汇流、排水模型利用GIS技术从而得到受淹区域、水深等因素对灾情进行预 测，并采用神经网络模型对财产损失进行修正，此方法使进一步提高了预测 的准确度。在利用GIS技术确定淹没范围的方法上，葛小平、傅春等人基于 能反映地形的数字高程模型和GIS技术的矢量一栅格一体化的空间分析能力 进行洪水淹没特性分析，结合社会经济空间展布方法，确定不同财产类型不同 水深下损失率，构建洪水灾害评估数学模型。

综上所述，进行洪涝灾害地理分析评估动态模型研究并进行实际应用， 对于实现科学化的洪涝灾害管理有重要作用，是实现社会经济可持续发展的 重要保障。本发明不仅具有防治洪涝灾害的实践意义，并且融合了水文、地 理、空间信息技术等多学科的理论和方法，具有较好的多学科交叉研究价值 和较高的科学应用价值，对于丰富洪涝灾害防治的科学理论体系和应用方法 具有较高的科学意义。

发明内容

针对上述技术问题，本发明设计开发了一种洪涝灾害地理分析评估动态 模型的构建方法，目的在于构建功能完备、性能优良、运行稳定可靠的空间 数据库系统和洪水淹没分析模型，优化影像栅格数据的组织和管理方法，实 现影像数据的快速提取和浏览，提高索引效率，更加直观地展现给定条件下 蓄滞洪区的洪水淹没情况，并提供灾后损失评估功能。

本发明提供的技术方案为：

一种洪涝灾害地理分析评估动态模型的构建方法，包括：

步骤一、采集待分析区域的空间数据及与所述空间数据相关联的属性数 据作为初始数据，并将所述初始数据压缩后存储至创建的轻量级空间数据库 中；

步骤二、利用并行计算库和英特尔线程构建模块从所述轻量级空间数据 库中调取所述初始数据，初始化构建的洪水淹没分析模型，采用种子点蔓延 算法获得最终洪水淹没区范围图和水深分级图；

步骤三、将整合后的所述最终洪水淹没区范围图和水深分级图的数据输 入洪灾损失评估数学模型和洪水风险评价数学模型进行计算，得到洪水淹没 后蓄滞洪区各村庄经济损失情况和潜在受灾风险度。

优选的是，所述的洪涝灾害地理分析评估动态模型的构建方法中，所述 洪水淹没分析模型的构建步骤和种子点蔓延算法包括：

将预先划定的初始洪水淹没区数据进行格网划分，淹没缓存区存储初始 洪水淹没区数据的内部网格和边界网格，选择任一边界网格作为初始种子点， 并将所述边界网格计入所述淹没缓存区；

采用广度优先的遍历方法，从初始种子点开始对所述淹没缓存区中存储 的所有边界网格进行遍历，并遍历每一边界网格的8个邻域网格，判断8个 邻域网格是否都存在于所述淹没缓存区中，若8个邻域网格都存在于所述淹 没缓存区中，则遍历下一个边界网格；若有1个邻域网格不在所述淹没缓存 区中，则判断该邻域网格的网格高程值是否高于当前所述边界网格的水位， 若该邻域网格的网格高程值高于当前所述边界网格的水位，则8个邻域网格 遍历结束；若该邻域网格的网格高程值低于当前所述边界网格的水位，则计 算该邻域网格的淹没水深，并将该邻域网格作为新的种子点计入所述淹没缓 存区，直至所有的边界网格遍历结束，输出最终淹没区范围图和水深分级图。

优选的是，所述的洪涝灾害地理分析评估动态模型的构建方法中，判断 所述淹没缓存区存储的每一内部网格水位是否符合预先给定的水位条件，若 符合则计算更新该内部网格的水位信息。

优选的是，所述的洪涝灾害地理分析评估动态模型的构建方法中，所述 初始洪水淹没区数据包括地形数据、水位、水容量和水面面积。

优选的是，所述的洪涝灾害地理分析评估动态模型的构建方法中，按照 矩形格网将所述初始数据划分为多个等大的影像图幅，每一影像层均由多个 影像图幅构成，采用无缝影像层模式存储影像层，即同一影像数据库的所有 影像层存在轻量级空间数据库的同一RDT表中，不同的影像数据库存在轻量 级空间数据库的不同的RDT表中。

优选的是，所述的洪涝灾害地理分析评估动态模型的构建方法中，按照 矩形格网将所述初始数据划分为多个等大的影像图幅，每一影像层均由多个 影像图幅构成，采用分幅影像层模式存储影像层，即同一影像层的所有影像 图幅存在轻量级空间数据库的同一RDT表中，不同的影像层存在轻量级空间 数据库的不同的RDT表中。

优选的是，所述的洪涝灾害地理分析评估动态模型的构建方法中，所述 初始数据的压缩方法包括ZIP无损压缩和JPEG有损压缩方法，压缩以栅格 块进行。

优选的是，所述的洪涝灾害地理分析评估动态模型的构建方法中，所述 轻量级空间数据库采用数据中间件对所述初始数据进行无缝集成和整合。

优选的是，所述的洪涝灾害地理分析评估动态模型的构建方法中，所述 轻量级空间数据库采用细分格网编码方法，在采样点、线状目标通过的基本 格网内，再细分成256×256个细格网或分成16×16个细格网，然后记录采 样点及线状目标与基本格网边的交点的线性四叉树编码。

优选的是，所述的洪涝灾害地理分析评估动态模型的构建方法中，对所 述RDT表和所述影像图幅分别创建索引。

本发明所述的洪涝灾害地理分析评估动态模型的构建方法中，本发明构 建的洪水淹没分析模型更加贴近真实情况，采用种子点蔓延算法实时跟进洪 水的演进过程，模拟更加真实；设计和构建了功能完备、性能优良、运行稳 定可靠的小型空间数据库系统，既具有大型空间数据库系统完善的性能，又 具有较快的运行速度、体积小、成本低、使用灵活等小型空间数据库系统的 特点。而且，本发明构建的小型空间数据库系统在海量空间数据处理、空间 数据索引、空间数据显示等方面都取得了创新性成果，具有很高的应用价值。

本发明将无损压缩和有损压缩方法有机结合，实现了影像数据的快速提 取和浏览。为了实现大数据量的影像数据的快速提取和浏览，必须要对空间 数据进行压缩，本发明创新性的将无损压缩和有损压缩方法结合起来，针对 不同的应用采用不同的压缩手段，既保证了影像数据应用的科学性，又实现 了影像数据的快速提取和浏览，取得了良好的效果。

国内首次实现了小型空间数据库系统对T级栅格数据的数据库管理。本 发明构建的小型空间数据库系统可以对具有空间信息以栅格形式存储的大数 据集进行存储和管理，可以进行T级数据的数据库管理。

利用先进的中间件技术，构建了多源空间数据的无缝集成和整合方案。 为了解决多源空间数据之间存在的格式差异问题，本发明创新性的借助数据 中间件技术这一概念，解决了GIS多源空间数据的无缝集成，实现了多源海 量空间数据的整合。

直接对RDT表创建空间索引，极大地提高了空间数据的检索效率。在空 间数据索引方面，本发明构建的小型空间数据库系统为了加快影像块的搜索 速度，创新性的对RDT表创建空间索引；当影像图幅数量很大时，对影像图 幅创建空间索引，提高了按图幅搜索的效率。

采用独特的管理模式，优化了影像栅格数据组织与管理方法。在空间数 据组织与管理方面，本发明创新性的将无缝影像层模式和分幅影像层模式两 种模式进行了混合应用，优化了影像栅格数据组织与管理方法。

利用并行计算和多线程技术，实现了影像的快速处理和输出。本发明创 新性的借助与现有的并行计算库OpenMP和英特尔线程构建模块，用并行与 流水线的影像输出方式，实现了影像的快速处理和输出。采用多线程和多级 缓存相结合的结构模式，实现了海量影像数据的快速可视化。

附图说明

图1是本发明所述的洪水淹没分析模型的构建示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照 说明书文字能够据以实施。

本发明提供一种洪涝灾害地理分析评估动态模型的构建方法，包括：

步骤一、采集待分析区域的空间数据及与所述空间数据相关联的属性数 据作为初始数据，并将所述初始数据压缩后存储至创建的轻量级空间数据库 中，所述轻量级空间数据库的创建步骤包括：

建立影像金字塔，影像金字塔从底层到顶层的分辨率依次降低，影像金 字塔的0层存储无压缩的初始数据，没有任何的数据损失，影像金字塔的1 层以上存储压缩后的初始数据，每一影像金字塔的大小取决于初始数据的大 小，在对进行过压缩的初始数据进行读取时，必须首先调用解压缩模块进行 还原，解压缩过程也会耗去一定的时间，但总的效率相对于压缩前还是要提 高很多。如果采用有损压缩方式，解压缩后会有失真，但由于只是针对金字 塔层才做有损压缩，原始数据不压缩，而金字塔层的数据主要是为快速显示 服务，在进行影像分析时可以采用未失真的原始数据，不会影响分析结果的 正确性。

利用地理参照建立栅格图像单元坐标系与大地坐标系之间的关系，将影 像金字塔中的初始数据定位于大地坐标系中，栅格图像从单元坐标系到大地 坐标系进行地理参照的转换公式为：

row＝a+b3x+c3y，

co1＝d+e3x+f3y.

row与co1分别表示栅格图像的像素的行位序和列位序，x与y分别表示 点在大地坐标系中的X坐标和Y坐标，a，b，c，d，e与f是在指定的系数， 且b3f-c3e的值不能为0。从大地坐标系到单元坐标系进行地理参照的转换 公式为：

x＝A3co1+B3row+C，

y＝D3co1+E3row+F.

其中各参数的含义与前面公式中相应的参数相同。在指定了系数A，B， C，D，E与F以后，可以自动求出相应的系数a，b，c，d，e与f。

步骤二、利用并行计算库OpenMP和英特尔线程构建模块从所述轻量级 空间数据库中调取初始数据，初始化构建的洪水淹没分析模型，当原始数据 是主流电脑内存的一倍或者更大的时候，传统的并行如数据并行策略，根本 无法工作。在这种情况下，流水线依次获取数据进入内存来支持线程级并行， 是最常用的策略。当一个线程进行数据读取块影像数据的时候，其他线程仍 然可以进行数据处理工作。这种重载的影像读取和处理模式能够最大限度的 读取数据并进行数据处理，使整个数据处理算法达到了最佳的性能，并能够 使得所有的线程更好的加速。通过多线程获取块数据的时候，传统方式就是 每次线程的读取数据块的时候，都需要连接和断开连接，当读取一定数据量 级别块的时候，会对数据输出造成一定的性能影响。为了减少此开销，对连 接方式进行了连接池的管理。

采用种子点蔓延算法获得最终洪水淹没区范围图和水深分级图，在给定 水位条件下，洪水淹没有两种情况：无源淹没和有源淹没。无源淹没是指凡 高程值低于给定水位的栅格都计算进入淹没区域，不考虑连通性；有源淹没 则是考虑地形连通性.即洪水只能淹没所能流经的区域。对某些地形，例如 环形山地形，无源淹没计算可能导致环形山内外都生成淹没区。而在有源淹 没中，外来洪水若未及山顶，则只能在山环外形成淹没区。这两种情形都具 有实际意义，第1种相当于整个地区大面积均匀降水的情形，所有低洼处都 可能积水成灾；第2种相当于高发洪水向邻域泛滥，例如洪水决堤或局部暴 雨引起的暴涨洪水向四周扩散。

洪水淹没分析的基本算法之一是种子点蔓延算法。种子点蔓延是指在区 域选定种子点，赋予特定的属性和作用规则，然后沿“四向连通区域”或“八 向连通区域”蔓延扩散，将该属性和作用规则扩展到整个区域。利用种子点 蔓延算法进行淹没分析，就是按给定水位条件，求取符合数据采集分析精度， 且具有连通关联分布的点的集合，该集合计算得到连续平面就是要估算的淹 没区范围，而满足水位条件，但与种子点不具备连通关联性的其他连续平面， 将不能进入集合区内。该方法的主要特点是能充分考虑到“流通”淹没的情 形，即洪水只能淹没它能流到的地方，较适合因上游来水(例如决堤)、洼地 溢出水(例如局部暴雨引起的暴涨洪水向四周扩散)引起的淹没分析。

步骤三、将整合后的所述最终洪水淹没区范围图和水深分级图的数据输 入洪灾损失评估数学模型和洪水风险评价数学模型进行计算，得到洪水淹没 后蓄滞洪区各村庄经济损失情况和潜在受灾风险度。

所述的洪涝灾害地理分析评估动态模型的构建方法中，所述洪水淹没分 析模型的构建步骤和种子点蔓延算法包括：

将预先划定的初始洪水淹没区数据进行格网划分，淹没缓存区存储初始 洪水淹没区数据的内部网格和边界网格，选择任一边界网格作为初始种子点， 并将所述边界网格计入所述淹没缓存区；

采用广度优先的遍历方法，从初始种子点开始对所述淹没缓存区中存储 的所有边界网格进行遍历，并遍历每一边界网格的8个邻域网格，判断8个 邻域网格是否都存在于所述淹没缓存区中，若8个邻域网格都存在于所述淹 没缓存区中，则遍历下一个边界网格；若有1个邻域网格不在所述淹没缓存 区中，则判断该邻域网格的网格高程值是否高于当前所述边界网格的水位， 若该邻域网格的网格高程值高于当前所述边界网格的水位，则8个邻域网格 遍历结束；若该邻域网格的网格高程值低于当前所述边界网格的水位，则计 算该邻域网格的淹没水深，并将该邻域网格作为新的种子点计入所述淹没缓 存区，直至所有的边界网格遍历结束，输出最终淹没区范围图和水深分级图。

所述的洪涝灾害地理分析评估动态模型的构建方法中，判断所述淹没缓 存区存储的每一内部网格水位是否符合预先给定的水位条件，若符合则计算 更新该内部网格的水位信息。

所述的洪涝灾害地理分析评估动态模型的构建方法中，所述初始洪水淹 没区数据包括地形数据、水位、水容量和水面面积。

所述的洪涝灾害地理分析评估动态模型的构建方法中，按照矩形格网将 初始数据划分为多个等大的影像图幅，每一影像层均由多个影像图幅构成， 采用无缝影像层模式存储影像层，即同一影像数据库的所有影像层存在轻量 级空间数据库的同一RDT表中，不同的影像数据库存在轻量级空间数据库的 不同的RDT表中。一级：影像数据库，存贮影像数据库信息，包括库名、描 述信息等；二级：影像层，存贮影像层信息，包括层名、描述信息等；三级： RDT表，包含了一个影像层所有分割后的影像块。无缝影像层模式消除了图 幅的概念，在建立金字塔的时候，由于有了更大范围的原始整体图像，所以 可以生成更多层次的金字塔结构，这对于快速的影像浏览漫游来说是有优势 的。考虑到现有的显示器的分辨率大多数为1024×1024或者更低的分辨率， 而分辨率与块的大小会影像查询效率，根据测试结果，因此对于影像数据进 行分块，采用256×256×1。

所述的洪涝灾害地理分析评估动态模型的构建方法中，按照矩形格网将 初始数据划分为多个等大的影像图幅，每一影像层均由多个影像图幅构成， 采用分幅影像层模式存储影像层，即同一影像层的所有影像图幅存在轻量级 空间数据库的同一RDT表中，不同的影像层存在轻量级空间数据库的不同的 RDT表中。一个影像层由多个影像图幅构成，影像图幅除了作为影像层的一 个局部之外，还隐藏了一些其他的信息，比如影像图幅可能是基于某种标准 而划分的，这样图幅的编号就可能隐含了地理位置信息，人们也习惯以图幅 为单位进行影像的查询、定位、更新等操作。所以，采用分幅影像层模式可 以较好地迎合人们的习惯。一级：影像数据库，存贮影像数据库信息，包括 库名、描述信息等；二级：影像层，存贮影像层信息，包括层名、描述信息 等；三级：影像图幅，包括层名、图幅名、描述信息等以及与图幅对应的 GeoRaster对象；四级：RDT表，包含了一个影像层所有分割后的影像块。

所述的洪涝灾害地理分析评估动态模型的构建方法中，所述初始数据的 压缩方法包括ZIP无损压缩和JPEG有损压缩方法，压缩以栅格块进行，即 对RDT表中的每个BLOB分别压缩，压缩后仍以BLOB类型存贮在数据表 中；定义2个标识常量分别表示ZIP和JPEG压缩方法。

所述的洪涝灾害地理分析评估动态模型的构建方法中，所述轻量级空间 数据库采用数据中间件对所述初始数据进行无缝集成和整合，所谓GIS数据 中间件是指能够嵌入各类GIS系统的软件插件，该类插件由各类GIS软件开 发人员与用户各自独立完成，其原理类似于即插即用设备的驱动程序设计， 即GIS软件平台开发者规定系统内部数据的读写接口(GDIO)，这些接口操 作本平台内部或交换数据结构，接口与平台间的通信对数据源是个黑匣子， 对于不同源头的空间数据，数据提供者编写GDIO接口内的操作代码，编译 注册后，GIS软件平台即可操作该类空间数据。

所述的洪涝灾害地理分析评估动态模型的构建方法中，所述轻量级空间 数据库采用细分格网编码方法，在采样点、线状目标通过的基本格网内，再 细分成256×256个细格网或分成16×16个细格网，然后记录采样点及线状 目标与基本格网边的交点的线性四叉树编码。这样点状目标或线状目标的路 径就可以完整而精确地表示出来，应用细分格网法，每个点的位置用两个 Morton码来表示，采用这种方法能提高数据的位置表达精度。

所述的洪涝灾害地理分析评估动态模型的构建方法中，对所述RDT表和 所述影像图幅分别创建索引。在分幅影像层模式下，所有影像图幅存贮在同 一RDT表中，尽管RDT表中的记录数很多，但由于单幅影像不会很大，单 幅影像所涉及到的记录数不会很多，不需要对RDT表创建索引。但是当影像 图幅数量很大时，可以对影像图幅创建空间索引，以提高按图幅搜索的效率。

当大量数据都存放在大容量存储介质磁盘阵列中时，预先对影像分块和 建立金字塔能一定程度上改善影像浏览显示的性能，但是如果每次浏览操作 均需从硬盘读取的话，则还是很影响浏览需求的响应速度，为了能在最短时 间内浏览到所需的影像数据，有必要采用缓存机制来调度管理数据。

在设置了合适大小的缓存区后，无需每次都直接从硬盘中读取所需的数 据，从而实现影像的快速浏览。由于存储的数据比较大，而用户大多数时候 浏览的只是其中的一部分，这部分数据由客户端显示的分辨率和显示范围来 决定。当用户浏览数据时，预先利用后台线程从服务器缓存中拷贝数据，如 果缓存中没有再从磁盘文件中读取，这样，由于每幅影像数据都比较大，而 每次需要的数据只是很小的一部分，且从内存中读取的速度比从硬盘直接读 取要快很多，从而大大提高数据传输效率。在客户端浏览时，可以设置一个 三级缓存机制，包括客户端屏幕影像块缓存、影像块缓存和GDAL块缓存。 GDAL块缓存就是当读取的影像块，再为GDAL块缓存分配的内存中有的话， 就可以直接从中读取；影像块缓存，指在当前的浏览窗口中的每一个像素对 应的影像块都被放到了缓存区中，因此，其影像块的值可以直接读取；屏幕 图像缓存，即是将当前的屏幕作为一张图片放到内存中，这样可以被用户重 新利用。

对数据的传输和可视化采用了多线程开发技术，即在后台采用了多个线 程负责与外部的进程进行交互，有的线程负责地图漫游、放大、缩小操作时 地图数据的请求并根据请求回应控制地图的显示，有的线程用于向服务器发 送数据预取请求并维护数据接收缓存区，并按一定的算法规则进行缓存区管 理。

本发明的轻量级空间数据库的3D表达采用360场景一体化设计，步骤 如下：分别对目标进行模型重建；建立景观的显示列表；定义室内外景观相 互链接的节点区域；将视点与室内外场景坐标进行匹配，并显示相应的场景； 当视点到达室内外景观的节点区域时，则显示并切换视点至相应的区域。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方 式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领 域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范 围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图 例。