海岸洪灾敏感性评估方法技术

本发明专利技术涉及洪涝灾害评估信息处理方法技术领域，特别是关于一种海岸洪灾敏感性评估方法，结合海岸洪灾实际的传递过程，利用2D

【技术实现步骤摘要】
海岸洪灾敏感性评估方法


[0001]本专利技术涉及洪涝灾害评估信息处理方法
，特别是关于一种海岸洪灾敏感性评估方法。

技术介绍

[0002]频繁的极端天气事件以及长期的气候变化使得自然灾害发生的频率持续增加，其中，洪水被认为是破坏力最强，经济损失最高的自然灾害之一，发生次数占比甚至已经达到了34％。与其他地区相比，人类活动频繁的海岸地区面临的洪水威胁更为严重，海平面上升、风暴潮潜在变化加重了这一趋势。研究认为，沿海地区社会经济的集聚效应是造成洪灾损失持续增加的主要原因。
[0003]沿海区域仅占我国陆域国土面积的13％，却拥有全国43.5％的人口和60.8％的国内生产总值，使中国与其他地区相比，更易承受较大的人员与经济损失。如《2018年中国水旱灾害公报》显示，2018年中国因洪涝灾害影响，直接经济损失达到1615.47亿元，占当年GDP的0.18％；《2018年中国海洋灾害公报》显示，2018年中国沿海发生风暴潮过程16次，直接经济损失达到44.56亿元，占2018年海洋灾害总直接经济损失的93％。同时，为缓解沿海地区的土地压力，中国近年来持续进行填海工程，但也带来了较多的负面影响，如栖息地丧失、局部风暴潮变化等。
[0004]如果不采取合适的降低风险措施，可能会导致极大的沿海洪灾损失，故适应极端天气与气候变化并提出缓解措施已经得到大部分国家的认可，但预测洪水发生的时空性质仍是一项尚未解决的科学挑战。目前主要用水文
‑
水动力模型方法，如DTELEMAC 2D、SLOSH、HEC
‑
RAS等，来实现对洪灾进行精确模拟，但该方法主要有几个明显的限制：(1)区域只能局限于相对较小的区域；(2)对数据质量要求较高；(3)需要进行充分的验证等。
[0005]为了减少水文
‑
水动力模型方法的约束，并提高预测洪水状况的可能性，洪水敏感性图是有益的尝试之一，并可为应急管理人员提供必要的防灾政策支持。目前研究人员已在该领域做出了很多的成果，采用的方法主要有：1)基于历史数据的统计分析法，该方法主要基于实际的现场调查数据，需要相对较大的成本，但结果并不能推广到其他区域；2)考虑社会经济因素的多属性决策方法，但是该方法仍有较多问题尚需解决，如不同指标的标准化处理以及指标权重的确定仍需进一步研究，更重要的是计算结果不能与其他地区进行比较；3)机器学习方法，其作为一种新的方法也愈加得到关注，但洪水影响因素基本呈现明显的非线性关系，因此对训练集所需的数据量要求极大，而这也是当前尚未解决的难点之一。很多研究表明，影响洪灾的因素众多、复杂且内在相关，甚至可能呈现非线性的情况，如果涉及到社会和经济数据则会更加复杂。
[0006]上述
技术介绍
旨在辅助理解本专利技术的专利技术构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日前已公开的情况下，上述
技术介绍
不应当用于评价本申请技术方案的新创性。

技术实现思路

[0007]提供一种海岸洪灾敏感性评估方法，结合海岸洪灾实际的传递过程，利用2D
‑
SPR模型框架构建了海岸洪灾敏感性分析的复杂网路，并利用DEMATEL方法和TOPSIS多属性决策方法结合ArcGIS平台绘制了海岸洪灾敏感性的空间分布图，较为直观、迅捷、高效的确定区域内受洪灾不同程度影响的区域，在此基础上制定相应的减缓措施，实现了快速、不受主观干扰的海岸洪灾敏感性评估。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案。
[0009]海岸洪灾敏感性评估方法，结合海岸洪灾实际的传递过程，利用2D
‑
SPR模型框架构建了海岸洪灾敏感性分析的复杂网路，并利用DEMATEL方法和TOPSIS多属性决策方法结合ArcGIS平台绘制了海岸洪灾敏感性的空间分布图，确认洪灾敏感性较强的区域。
[0010]所述海岸洪灾敏感性评估方法具体包括下述步骤：
[0011]1)利用洪水淹没分析与历史资料确定洪灾的最大可能淹没范围；
[0012]2)结合区域内的土地利用类型与建筑尺寸，对区域进行网格划分；
[0013]3)将共享实际地理边界的单元建立连接，并且按照从洪灾源至受体的方向，建立2D
‑
SPR模型；
[0014]4)利用TOPSIS方法计算单元之间的相互影响强度，并建立直接影响矩阵A(Direct Influence Matrix A)：
[0015][0016]其中：N表示网格数量；a
ij
表示单元i对单元j的影响强度；不考虑单元对自身的影响，即定义单元对自身的影响a
ii
值为0；
[0017]5)使矩阵A中各数值处于[0,1]，得到规范化的直接影响矩阵B＝sA(s>0)，即b
ij
＝sa
ij
，s表示尺度因子，即
[0018]6)计算综合影响矩阵T：
[0019][0020]7)计算各单元对其他单元的影响强度f
i
与该单元受到其他单元的被影响强度e
i
：
[0021][0022][0023]8)计算各单元的中心度M
i
和原因度N
i
：
[0024]M
i
＝f
i
+e
i
，i＝1,2,
…
,n
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(11)
[0025]N
i
＝f
i
‑
e
i
，i＝1,2,
…
,n
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(12)
[0026]结合f
i
、M
i
和N
i
即可确定海岸洪灾敏感性区域。
[0027]步骤2)中，利用ArcGIS中的fishnet工具进行网格划分。通过fishnet进一步将受体区域划分为更小的网格，这样可以更加清晰的了解洪水在相同土地利用类型内的传递过程，直观的掌握研究区域内海岸洪灾敏感性的空间分布形式，为实现海岸洪灾敏感性的快速评估与结论可靠，选取影响单元之间洪水流动的流量的基本参数并形成单一的综合指标
作为各单元间相互影响强度的依据。
[0028]步骤2)中，对网格进行数据处理共需6个参数，包括：相邻边界的长度l
i
，单元中心之间的距离d
i
，源单元高程h
i
，被影响单元高程h
′
i
，源单元糙率n
i
，被影响单元糙率n
′
i
。
[0029]步骤3)中，所述建立2D
‑
SPR模型包括：将受体区域按照土地利用类型划分为多个小单元，在相邻本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.海岸洪灾敏感性评估方法，其特征在于：结合海岸洪灾实际的传递过程，利用2D
‑
SPR模型框架构建了海岸洪灾敏感性分析的复杂网路，并利用DEMATEL方法和TOPSIS多属性决策方法结合ArcGIS平台绘制了海岸洪灾敏感性的空间分布图，确认洪灾敏感性较强的区域。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于具体包括下述步骤：1)利用洪水淹没分析与历史资料确定洪灾的最大可能淹没范围；2)结合区域内的土地利用类型与建筑尺寸，对区域进行网格划分；3)将共享实际地理边界的单元建立连接，并且按照从洪灾源至受体的方向，建立2D
‑
SPR模型；4)利用TOPSIS方法计算单元之间的相互影响强度，并建立直接影响矩阵A：其中：N表示网格数量；a
ij
表示单元i对单元j的影响强度；不考虑单元对自身的影响，即定义单元对自身的影响a
ii
值为0；5)使矩阵A中各数值处于[0,1]，得到规范化的直接影响矩阵B＝sA(s>0)，即b
ij
＝sa
ij
，s表示尺度因子，即6)计算综合影响矩阵T：7)计算各单元对其他单元的影响强度f
i
与该单元受到其他单元的被影响强度e
i
：：8)计算各单元的中心度M
i
和原因度N
i
：M
i
＝f
i
+e
i
，i＝1,2,
…
,n
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(11)N
i
＝f
i
‑
e
i
，i＝1,2,
…
,n
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(12)结合f
i
、M
i
和N
i
即可确定海岸洪灾敏感性区域。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤2)中，利用ArcGIS中的fishnet工具进行网格划分。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤2)中，对网格进行数据处理共需6个参数，包括：相邻边界的长度l
i
，单元中心之间的距离d
i
，源单元高程h
i
，被影响单元高程h
′
i
，源单元糙率n
i
，被影响单元糙率n
′
i
。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤3)中，所述建立2D
‑
SPR模型包括：将受体区域按照土地利用类型划分为多个小单元，在相邻的单元之间建立连接，应用所述连接表示洪水可以经过这些连接在单元之间流动和相互影响。6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：
步骤3)中，假设洪水传播方式是明渠均匀流，以曼宁公式来计算洪水的流速，流速v与糙率n、水力半径R
h
及水力坡度J有关；假定洪灾区为宽浅型河道，水力半径近似为水深，水力坡度近似为地形坡度；选取糙率(源单元糙率n
i
和被影响单元糙率n
′
i

【专利技术属性】
技术研发人员：方欣，
申请(专利权)人：自然资源部第二海洋研究所，
类型：发明
国别省市：