今年第 17 號臺風“獅子山”(熱帶風暴級)登陸海南島,受“獅子山”影響,海南島北半部地區(qū)出現暴雨到大暴雨、局地特大暴雨。臺風帶來的強風雨導致海南島多地樹木倒伏、道路積水、持續(xù)強降水造成多處險情告警。
如果能在臺風來臨前做好防范措施,將有效減少損失。防汛工作,重點在防。對未來氣象情況的監(jiān)測,地質災害點、險工險段的重點防守必不可少。事先備足搶險救災物資,筑起一道道“鋼鐵長堤”。將道路、橋梁、隧道等隱患點的實時水量數據掌控在手,在超過警戒水位之前進行人員和物資的轉移。
運用 Hightopo 自主研發(fā)產品 HT for Web,結合 GIS,實現防汛救災工作的及時安排,及時布置,及時搶險,及時救援。在 GIS 系統中對海量的 POI 數據、交通流量數據、規(guī)劃數據,現狀數據等進行多樣化的可視化展示。根據收集的降雨量信息,推演洪水的到達時間,對小區(qū)百姓和水庫工作人員等做好提醒。
地理信息系統(Geographic Information System,GIS)在計算機硬、軟件系統支持下,對整個或部分地球表層(包括大氣層)空間中的有關地理分布數據進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術系統。一個單純的經緯度坐標只有置于特定的地理信息中,代表為某個地點、標志、方位后,才會被用戶認識和理解。GIS 能使應急計劃者在自然災害的情況下較易地計算出應急反應時間。
以廈門地圖為例,模擬了臺風登陸后引發(fā)強降雨,導致洪水泛濫,最后實行救援的全過程。利用 GIS 展示廈門市的地理信息,結合北斗、5G、智能攝像頭、云計算,實現對隱患點的監(jiān)控和受困人員的精準定位,減少人員傷害和財產損失。臺風的影響是不可估量的,造成的損害也可能是無法承受的,所以在臺風來前就要做好相應設備的檢查,避免意外事故的發(fā)生。
氣象預警
動畫展示臺風的移動,紅色曲線是臺風過境線路,途徑城市的平均雨量和最大降雨量隨臺風的到來而急速增長。
天氣情況
在中低緯度沿海沿湖地區(qū),臺風、溫帶氣旋、冷鋒的強風作用和氣壓驟變等強烈的天氣系統會引起水面異常升降,它和相伴的狂風巨浪可引起水位增漲,從而引發(fā)洪水。HT 可通過接入實時氣象數據,將 24 小時天氣以折線圖呈現,便于管理者預判突發(fā)情況。鼠標左右拖動可查看未來 7 日天氣,做好防汛工作的長期規(guī)劃。
臺風強度
依據臺風等級的不同采取不同的防御措施。例如:①政府及相關部門按照職責做好防臺風應急和搶險工作;②停止集會、停課、停業(yè)(除特殊行業(yè)外);③回港避風的船舶要視情況采取積極措施,妥善安排人員留守或者轉移到安全地帶;④加固或者拆除易被風吹動的搭建物, 人員應當待在防風安全的地方,當臺風中心經過時風力會減小或者靜止一段時間,切記強風將會突然吹襲,應當繼續(xù)留在安全處避風,危房人員及時轉移;⑤相關地區(qū)應當注意防范強降水可能引發(fā)的山洪、地質災害。
基礎設施數量
城市緊急避險平臺、消防和人防設施、緊急醫(yī)療救護設施等成為城市基礎設施建設新的重點,也是人們避險的主要依靠。城市基礎設施不僅要保持良好的運行狀態(tài),還要保證在自然災害來臨時不中斷。提高城市基礎設施安全保障系數,建設供電雙回路及多回路、備用水源、備用氣源、備用熱源、備用通道等,提高洪水的抵御能力。
水利設施數量
水利設施是預防洪水的關卡,水閘、泵站、水庫的數量展示了城市的抗洪能力。在相關防汛設備安裝傳感器或者利用 F5G 技術實現低延時,毫秒級的數據傳輸,及時進行排水、泄洪。
預警信息
通過不同顏色的預警信號表示臺風的登陸時間和風力強度。
臺風天氣容易引起管道爆裂等問題,可能會導致停水停電等后果。在接收臺風預警的同時,也要做好相應資源的儲備。提前儲備好一家人幾天內的糧食和水,還有一些基本藥物用來應急。
預測降水量
通過 HT 可視化的 2D 面板和圖表的數據綁定,以及利用不同樣式的圖表統計方式展示臺風的各項數據信息,預測廈門各區(qū)未來 3小時、6 小時、12 小時的降水量,如預測到某些區(qū)縣會出現持續(xù)強降雨,則可配備更多搶險救援物資。
預測降水面積
接入實時數據后,水位線會隨著降水量而改變,綠色代表警戒線以下,橘色代表超過水位警戒線,當超過警戒水位后,可采取緊急預防措施。
實時監(jiān)測
臺風過境時降水量很大,河道湖庫連續(xù)長時間高水位運行,各級水利部門承受著較大壓力。需要時刻進行監(jiān)測,有效進行工程調度,密切關注天氣變化,及時做好洪水預報和信息發(fā)布,為各級決策提供信息支撐。
實時降雨量
采用雨量熱力圖直觀展示降雨量多少,綠色—黃色—紅色代表降雨量逐漸遞增。當地圖上出現大面積的紅色區(qū)域,說明爆發(fā)洪水的幾率增大,可提前作出應對之策。可通知住在地勢低洼地區(qū)的居民,因地制宜采取“小包圍”措施,如砌圍墻、大門口放置擋水板、配置小型抽水泵等。
降水量統計
對降水持續(xù)時間、全市平均降雨量、全市最大降雨量、各區(qū)降雨量的實時數據進行統計,將目前統計的降水量數據與歷史數據對比分析,預判洪水發(fā)生的概率和等級。例如:山西遭遇洪水時,雨量達 10 月常年平均降水量 3 倍以上。多個站點數據破建站以來的同期歷史極值,累計降水量最大為 285.2 毫米。
降水面積
廈門各區(qū)降水面積分開統計,雷達圖接入實時數據展示降水面積變化情況。當某個區(qū)出現持續(xù)強降水時,應立即通知相關部門準備泄洪,并備好救援物資。
水庫水位
根據河流的水文條件、壩址的地形地質條件和各用水部門的需水要求,通過調節(jié)計算,并從政治、技術、經濟等方面進行全面的綜合分析論證,來確定水庫的各種特征水位及相應的庫容值。水庫特征水位主要有正常蓄水位、死水位、防洪限制水位、防洪高水位、設計洪水位、校核洪水位等。每個水庫由一座金字塔代替,用顏色的漸變展示水位高低,藍色蔓延至金字塔頂端表示實時水位已經達到水庫限制水位,需及時泄洪。HT 引擎強大的渲染能力,保證“防汛應急管理平臺”在 Web 中高效流暢地加載運行,并保證了優(yōu)秀的漸變效果。
各水庫降水
持續(xù)強降雨,會導致水庫水位急速上升,超過防洪限制水位和防洪高水位。將廈門市內水庫分開羅列,可進行各區(qū)水庫的綜合監(jiān)測。
水庫泄洪
高水位運行的大中型水庫要根據預報情況,結合實際做好防洪調度,規(guī)避洪水風險。泄洪總流量實時更新、每個閘口的開啟高度和泄洪流量分別統計,將 2D 面板的泄洪速度和降水量對比分析,如泄洪速度達不到水量增長速度,就需要開啟更多閘口,同時將下游村莊的百姓轉移。
智慧大壩對水位控制、泄洪有更高的調控能力,可以從三峽大壩、水利水電工程等案例的視頻中獲悉一二。
江河水位
在 2D 面板進行警戒水位、保證水位的數據監(jiān)測,在保障水庫安全的前提下,調減下游河道流量,攔洪削峰錯峰,利用沿線引水涵閘盡量多分洪,減輕江河行洪壓力。統籌考慮流域水情,科學實施流域聯合調度,適時分泄洪水,確保工程發(fā)揮最大防洪減災效益。我國江河兩岸地勢低洼地區(qū)分布著眾多的湖泊,是調蓄洪水的天然場所。但是,隨著人口的增加和經濟的發(fā)展,人與水爭地的現象日趨嚴重,大量的湖泊被圍墾,調蓄容積急劇減少,加重了洪澇災害。
應急搶險
險情就是命令,搶險刻不容緩。當各項防洪措施盡數運用,依然阻擋不了洪水肆虐,只能積極做好災后救援。在河口地區(qū),當河流洪水、風暴潮洪水與天文潮遭遇時,洪水災害會益加嚴重。
河道搶險
河道 3D 場景采用輕量化建模方案,通過 Hightopo 自研引擎結合 GIS 實現了河道位置的精確還原。GIS 引擎,能夠與 3D 場景準確同步,既保留了 GIS 引擎的效果和功能,同時又不去限制設計師在 3D 場景中的發(fā)揮;對應的 2D 圖紙,適應各種比例的屏幕,解決了不同屏幕比例下的展示問題。
場景中的綠色、藍色、粉色小點代表有關部門、當地駐軍、人民武裝部的響應時間,粉色覆蓋區(qū)域是河流兩岸的淹沒范圍,下方進度條展示了河水淹沒和救援部門響應速度的進程。響應速度依據道路情況的不同會有響應時長的差別,可就近進行人員調度。
受災情況
根據監(jiān)測數據掌握洪水信息,并通過各種媒體傳播給百姓。人們可結合自己所處的位置和條件,冷靜地選擇最佳路線撤離,避免出現“人未走水先到”的被動局面,對已經受災的人們要盡快送往緊急安置點。房屋倒塌數、電路中斷情況、公路中斷情況、受災人數、經濟損失等都是災后首要統計的數據,將煙囪林立的各部門數據,通過 HT for Web 統一呈現,再進行融合分析,才能進行科學救援。
各區(qū)積水點
洪水過后,低洼地帶會產生積水。將道路、下水井、隧道的積水情況進行統計,并上傳到相關的地圖 APP。全方位實施車車、車路動態(tài)實時信息交互,并在全時空動態(tài)交通信息采集與融合的基礎上開展車輛主動安全控制和道路協同管理,充分實現人車路的有效協同,保證交通安全,提高通行效率。
積水點位
通過 HT for Web GIS 準確定位積水點,鼠標放到代表積水點的圓柱體上可查看積水深度、積水地點、受困人員和車輛、是否有人搶險等。高低不等的圓柱體代表積水深淺,柱體越高積水越深。
積水點處理
已處理數、未處理數及時通報,數據實時更新。將積水路面提前封閉,也許河北平山通勤車涉水傾覆的悲劇就不會上演。人們掌握了積水點位置,也能提前繞行,避免陷入積水區(qū)域。
對于隧道等易積水區(qū)域可以通過智慧監(jiān)控進行積水深度的通報。
救援物資
醫(yī)療資源是人們健康的有力保障,礦泉水、方便面、火腿腸、帳篷、棉被、雨衣雨鞋等生活物資是人們生活的希望,應急避難所為人們遮風擋雨,充氣式救生衣、非充氣式救生衣、水上安全帶等救生設備能救人性命。將各種物資的使用情況進行統計,科學管理,真正做到有備無患。
物資倉庫占用率
接入實時數據顯示物資堆放情況,合理利用倉庫資源和救援物資。
搶險人員
每個區(qū)的搶險人員分別統計,根據受災程度的不同進行人員分配,快速實現被困人員的救治。
人員受困
從北斗衛(wèi)星導航系統中得到的位置,用攝像機、數字掃描儀、激光雷達、航空器和衛(wèi)星收集的數據,都可以被直接輸入到 GIS 中,用于判斷被困人員的位置信息。不同區(qū)域的受困人數及時查看,便于分配救援物資和調遣救援設備。
點擊橘色圓圈可下鉆至二級頁面,查看救援人員接收救援任務——救起受災人員——送至安置點的全路徑,救援人員可上傳救援現場照片,便于其他搜救人員判斷該區(qū)域的救援難易程度。
今年第 17 號臺風“獅子山”和第 18 號臺風“圓規(guī)”先后登陸。兩個臺風間隔時間不到 5 天,影響范圍高度重合,疊加效應明顯,給人們的生活帶來較大威脅。圖撲的防汛應急管理平臺能有效的預判風險,通知百姓提前準備藥品和食物。實時數據檢測能縮短救援時間,是管理人員在汛期進行科學管控的重要工具。
圖撲多年來始終堅持國產化,自主研發(fā)核心產品 HT for Web 具有獨立知識產權,不依賴第三方商業(yè)或開源庫,滿足了工業(yè)物聯網現代化的、高性能的、跨平臺(桌面 Mouse/移動 Touch/虛擬現實 VR)的數據可視化需求。基于局部刷新、批量聚合、圖像緩存、極少化 DOM 元素等,從底層設計就追求極致的性能,組件可承受萬級甚至十萬級別數據量,突破了諸多傳統行業(yè)應用極限。
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