ArcGIS分析城市在大暴雨中有洪涝隐患的区域(上)

城市洪涝灾害是老生常谈的问题了,它不仅给城市发展造成很多经济损失,也严重威胁着居民的生命安全。如广州每年暴雨后都有“水浸街”问题,今年河南的洪灾更是给我们敲响了警钟。

本文将通过高程数据、建筑数据和ArcGIS软件,以广州市天河区为例,识别大暴雨中可能遭受洪涝的区域——蓝点BlueSpots。此处的蓝点指洼地或汇,是大暴雨情况下易于积水或泛滥的区域,可危及其中或附近的建筑。

一、准备数据

天河区边界tianhe_boundary.shp,天河区建筑buildings.shp,DEM数据(由于手头没有高精度的地形数据,暂时用网络开源的30m分辨率的GDEM V3数据)。由于在分析水文的时候,有些蓝点及其本地流域可能有一部分落在相邻的区域中,因此分析DEM的范围必须大于边界,此处将天河区的DEM扩展出5km的缓冲区。

 二、查找蓝点

在分析之前,需要先统一不同数据的投影坐标系,以及不同栅格数据的分辨率。因为DEM数据的分辨率为30m,而使用的建筑数据,其边界很多达不到30m,所以需要确定一个统一的更小的栅格分辨率,本文选取2m的栅格分辨率,对DEM数据进行重采样。

(1)使用“填洼”工具,把低于DEM垂直分辨率的凹陷点移除,因为DEM数据的垂直分辨率为1m,所以Z限制填1,得到SmallSinksFilled。

 ArcGIS分析城市在大暴雨中有洪涝隐患的区域(上)_第1张图片

 ArcGIS分析城市在大暴雨中有洪涝隐患的区域(上)_第2张图片

 (2)再次使用“填洼”工具,这次不设定Z限制,得到AllSinksFilled。

ArcGIS分析城市在大暴雨中有洪涝隐患的区域(上)_第3张图片

 (3)用AllSinksFilled减去SmallSinksFilled,得到蓝点深度图层BSDepths。

ArcGIS分析城市在大暴雨中有洪涝隐患的区域(上)_第4张图片

ArcGIS分析城市在大暴雨中有洪涝隐患的区域(上)_第5张图片

 (4)使用“条件函数”,将蓝点深度图层BSDepths栅格值大于0的赋值为1,等于0的设为NoData,得到初步的蓝点图层PreliminaryBS。

ArcGIS分析城市在大暴雨中有洪涝隐患的区域(上)_第6张图片 

ArcGIS分析城市在大暴雨中有洪涝隐患的区域(上)_第7张图片

 (5)使用“区域分组”工具,将蓝点图层按区域合并,并赋予唯一编号,得到BSRegions。

ArcGIS分析城市在大暴雨中有洪涝隐患的区域(上)_第8张图片

 (6)使用“栅格转面“工具,将BSRegions转为面要素BSPoly

ArcGIS分析城市在大暴雨中有洪涝隐患的区域(上)_第9张图片

 (7)最后使用”融合“工具,将BSPoly融合为BlueSpots,融合字段选择gridcode。

ArcGIS分析城市在大暴雨中有洪涝隐患的区域(上)_第10张图片

 至此我们就得到了天河区的蓝点图层,即潜在洪涝风险的区域。

三、查找受影响的建筑物

(1)使用”按位置选择图层“工具,选择出在蓝点范围内或与蓝点范围相交的建筑物。

ArcGIS分析城市在大暴雨中有洪涝隐患的区域(上)_第11张图片

(2)使用”复制要素“工具,将被选中的建筑物另存为BuildingsTouchBS,至此我们就得到了可能受洪涝影响的建筑物。

ArcGIS分析城市在大暴雨中有洪涝隐患的区域(上)_第12张图片

可以发现,天河区61170个建筑物中,有20995个可能受洪涝影响,超过总数的34%,说明城市洪涝问题不容小觑。

最后,把此次分析过程利用ModelBuilder做成一个模型,以便在其他区域进行推广。

ArcGIS分析城市在大暴雨中有洪涝隐患的区域(上)_第13张图片

 

 

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