中國災害案例數(shù)據(jù)庫研究

中國災害案例數(shù)據(jù)庫研究

對區(qū)域自然災害的時空分割規(guī)律及其形成機制的研究是基于大量自然災害數(shù)據(jù)。自然災害數(shù)據(jù)對于理解區(qū)域自然災害系統(tǒng)的相互作用機制起著重要作用。建立災害數(shù)據(jù)庫主要基于自然災害系統(tǒng)的原理，建立災害環(huán)境、災害因素、災害處理和災害的內(nèi)容結(jié)構(gòu)。中國幅員遼闊，自然災害頻繁，尤其是洪水災害造成的經(jīng)濟損失很大。自20世紀90年代以來，其發(fā)病率逐年增加。1991年，直接經(jīng)濟損失為779億元，1998年達到2551億元。為了揭示區(qū)域自然災害的空間差異規(guī)律，協(xié)助應對災害，建立了工業(yè)部門的災難因素數(shù)據(jù)庫、綜合災害數(shù)據(jù)庫和多源信息數(shù)據(jù)庫。近年來，隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，信息專家提出了數(shù)據(jù)倉庫的概念。換句話說，大量信息數(shù)據(jù)庫應該更新為主題數(shù)據(jù)庫和信息綜合分析。建立基于災害系統(tǒng)理論的信息數(shù)據(jù)庫，包括時間和空間等多維數(shù)據(jù)的自然災害案例數(shù)據(jù)庫對于特別是建立機制和規(guī)則非常重要。因此，我們認為自然災害數(shù)據(jù)庫是“中國數(shù)字”的重要組成部分。根據(jù)之前對自然災害數(shù)據(jù)庫進行的基礎研究，本文對自然災害數(shù)據(jù)庫進行了分類，并描述了自然災害數(shù)據(jù)庫的基本功能。以中國1998年洪水災害為例，建立了自然災害數(shù)據(jù)庫，并對該數(shù)據(jù)庫的應用進行了探討。1自然災害數(shù)據(jù)庫的分類1.1自然災害系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫及成因機制研究目前中國綜合自然災害數(shù)據(jù)庫建立與應用的研究主要集中在以下4個方面.1)綜合自然災害數(shù)據(jù)庫及時空規(guī)律研究.中國自然災害數(shù)據(jù)庫屬于統(tǒng)計型數(shù)據(jù)庫,由中國自然致災因子數(shù)據(jù)庫、中國報刊自然災害信息庫、中國歷史自然災害數(shù)據(jù)庫、中國農(nóng)業(yè)災情數(shù)據(jù)庫等子數(shù)據(jù)庫組成.自然災害信息記錄以縣域為基本統(tǒng)計單元,所編制的地圖可以反映自然災害宏觀上的時空分異規(guī)律;但是由于資料本身的多源性,統(tǒng)計單元內(nèi)的數(shù)據(jù)在時間上不完備,對于揭示自然災害過程有極大的局限性,又由于縣域統(tǒng)計單元的均質(zhì)限定,使得各自然災害范圍不對應,例如孕災環(huán)境基本單元與承災體基本單元的空間不對應,就難以揭示自然災害成因機制.2)自然災害系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫及成因機制研究.湖南省自然災害數(shù)據(jù)庫將遙感數(shù)據(jù)引入到自然災害數(shù)據(jù)中來,把土地利用圖、地形高程圖和坡度圖等相互疊加,利用計算機對最小均質(zhì)單元進行提取,成為自然災害的基本單元,實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)承災體、孕災環(huán)境和災情的空間信息集成,但所表達的空間單元限于農(nóng)田,而且對致災因子表達還不夠完善.中國自然災害區(qū)劃數(shù)據(jù)庫在前者的基礎上增加了致災與災情因素,利用地貌圖和土地利用圖進行疊加,形成孕災環(huán)境與承災體基本單元,然后把以行政縣為單元的災情按照一定的權(quán)重加到斑塊上去,采用網(wǎng)格法進行計算,實現(xiàn)了災害系統(tǒng)的全覆蓋性.此種數(shù)據(jù)庫接近了災害系統(tǒng)中孕災環(huán)境、致災因子、承災體和災情的一種綜合表達,但是,在災情與所得斑塊的疊加過程中,以行政縣為單元的災情權(quán)重的選擇還存在一個合理性問題.這2個數(shù)據(jù)庫能夠揭示自然災害系統(tǒng)基本單元的成因機制,屬空間關(guān)系型數(shù)據(jù)庫.3)歷史自然災害數(shù)據(jù)庫及自然災害預測模型研究.自然災害的預測是現(xiàn)代自然災害應用研究的一項基本內(nèi)容.中國七大江河歷史水災數(shù)據(jù)庫以縣域為基本單元建立了1736—1911年的水災動態(tài)信息,對于水災的區(qū)域分異規(guī)律在時間上的分布做了研究,同時建立水災風險評估模型,按流域進行水災風險水平的預測.由于歷史資料局限,僅有致災信息和成災信息,因此在成因機制的研究上,還存在一定的限制.它屬于時間關(guān)系型數(shù)據(jù)庫.4)湖南省災害損失保險賠付案例數(shù)據(jù)庫針對災害損失中的保險賠付等問題進行了深入研究,抓住反映災害的一個因素,利用基礎圖形數(shù)據(jù)庫、核心監(jiān)測區(qū)屬性數(shù)據(jù)和重點監(jiān)測區(qū)屬性數(shù)據(jù)進行分析,得出各個要素對災害系統(tǒng)的影響,屬要素關(guān)系型數(shù)據(jù)庫;但是該數(shù)據(jù)庫不能系統(tǒng)地反映災害系統(tǒng)中各因素的發(fā)展過程.1.2ewelldonraced系統(tǒng)概述基于前人的研究和自然災害系統(tǒng)的復雜性與動態(tài)性,依據(jù)自然災害數(shù)據(jù)分析的主要功能,可將自然災害數(shù)據(jù)庫分成5類,即:利用統(tǒng)計資料,側(cè)重于致災因子時空分異規(guī)律研究的統(tǒng)計型數(shù)據(jù)庫(databasebasedonstatisticrelation);探索自然災害成因機制,側(cè)重于信息空間匹配的空間關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(databasebasedonspacerelation);側(cè)重于時間規(guī)律研究的時間關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(databasebasedontimerelation);針對災害系統(tǒng)中各種因素深入分析的要素關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(databasebasedonfactorrelation);針對自然災害發(fā)生的整個過程,可以系統(tǒng)地分析自然災害時空分異規(guī)律、成因機制和自然災害預測、防御的自然災害案例數(shù)據(jù)庫,稱為過程關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(databasebasedonprocessrelation).這5類自然災害數(shù)據(jù)庫的基本描述對象、概念模型、關(guān)系表述以及揭示的內(nèi)涵見表1.我們認為自然災害案例數(shù)據(jù)庫屬于過程關(guān)系型數(shù)據(jù)庫,是由多個災害案例組成的災害信息的集成.其中每一個災害案例都是對一次具體災害過程的系統(tǒng)性描述.自然災害案例數(shù)據(jù)庫的基本單元是一個具體的災害案例,多個災害案例集成在一起,對自然災害系統(tǒng)形成既有空間相關(guān)和時間相關(guān),又有要素相關(guān)和過程相關(guān)的數(shù)字化自然災害區(qū)域信息系統(tǒng),從而實現(xiàn)對自然災害時空分異規(guī)律、成因機制過程、區(qū)域規(guī)律和轉(zhuǎn)移規(guī)律的深度研究,為國家減災服務.2洪水案例的分析中國1998年洪水災害案例數(shù)據(jù)庫是在WINDOWS平臺和FOXPRO6.0的支持下建成的,共有2320條記錄,約7.6萬個數(shù)據(jù).其中:長江流域大洪水案例約1400多條記錄,含4.6萬多個數(shù)據(jù);松嫩流域大洪水案例含約380多條記錄,約1.4萬個數(shù)據(jù);其他各流域的洪水記錄500多條,1.6萬多個數(shù)據(jù).2.1致災因子及災情數(shù)據(jù)的獲取中國1998年洪水災害案例庫的數(shù)據(jù)可分為2種,即屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù).洪水災害屬性數(shù)據(jù)采集是依據(jù)自然災害系統(tǒng)原理設置的,其中洪水災害孕災環(huán)境的雨情數(shù)據(jù)來源于1998年的氣象觀測和分析數(shù)據(jù);致災因子的水情數(shù)據(jù)主要來源于水文站監(jiān)測數(shù)據(jù);承災體的人口經(jīng)濟數(shù)據(jù)主要來源于人口統(tǒng)計和經(jīng)濟統(tǒng)計,以及土地測量等部門;災情數(shù)據(jù)來源于民政部門等的有關(guān)報告.同時還參考了遙感監(jiān)測部門對洪水的適時監(jiān)測,以及各種專業(yè)性報刊對洪水的報道和描述.空間數(shù)據(jù)以縣域為基本單元,流域為第1級區(qū)域單元,考慮到行政上的統(tǒng)一管理,同時在災害形成過程中,某一處的災害將影響到整個行政管理區(qū)域的經(jīng)濟;因此,1998年洪水災害案例數(shù)據(jù)庫中的基本單元采用面和點的疊加,即經(jīng)濟單元縣域和自然單元流域疊加,這里的流域數(shù)據(jù)以水文站點存儲,做到點和面的結(jié)合,經(jīng)濟系統(tǒng)和自然系統(tǒng)的結(jié)合.2.2洪水災害案例數(shù)據(jù)庫簡稱“日集體整體數(shù)據(jù)庫”依據(jù)自然災害系統(tǒng)原理,考慮到洪水災害案例數(shù)據(jù)庫的要求和數(shù)據(jù)的特點,中國1998年洪水災害案例數(shù)據(jù)庫分成六大部分,即承災體數(shù)據(jù)庫、孕災環(huán)境雨情數(shù)據(jù)庫、致災因子水情數(shù)據(jù)庫、災情數(shù)據(jù)庫、人類響應數(shù)據(jù)庫等五大屬性數(shù)據(jù)庫以及空間數(shù)據(jù)庫.屬性數(shù)據(jù)庫的主要內(nèi)容見表2.2.3統(tǒng)計性數(shù)據(jù)的建立由于測量技術(shù)的進步和多種媒體的引入,災害案例數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)精度有了很大提高.數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)誤差主要來源于2個方面:一是媒體報道對內(nèi)容進行取舍,造成信息的缺失;二是收集報刊資料時的人為作用,造成信息的重復或不真實.對于觀測性數(shù)據(jù),采用權(quán)威化處理.由于多種媒體對水情等數(shù)據(jù)的報道不一致,我們以水利部門的數(shù)據(jù)和資料為準.利用報刊資料建立的洪水災害案例數(shù)據(jù)庫作出的水位過程曲線和水利部門所作出的水位過程曲線相比較(圖1),發(fā)現(xiàn)二者基本一致.這就說明了1998年洪水災害案例數(shù)據(jù)庫對洪水的整個過程有很強的表現(xiàn)力.對于災情地點和范圍的確認采用最大化處理,即只要報道某地有災害發(fā)生,或者對某個區(qū)域進行過致災描述,我們則認為該區(qū)域有災害發(fā)生.對于災情等方面的統(tǒng)計性數(shù)據(jù)采用平均化處理.自然災害案例數(shù)據(jù)庫的時間精度可以精確到時或分,表達一次災害發(fā)生的連續(xù)過程.31998年中國洪水災害的基本特征3.1信息支撐下分離的周邊地區(qū)由中國1998年洪水災害案例數(shù)據(jù)庫編制的洪水災害分布范圍,可以認為1998年洪水災害具有影響范圍大、持續(xù)時間長、災情嚴重的特點.全國共有29個省(自治區(qū)、直轄市)遭受了不同程度的洪澇災害,324個縣遭受水災(圖2).此外,還具有南北同時發(fā)生特大洪水的特點:南部主要集中于長江流域的干流兩岸,以及洞庭湖和鄱陽湖兩大湖泊的周邊地區(qū);北方主要集中于松嫩流域.值得注意的是與長江流域歷史大洪水相比,1998年洪水淹沒的范圍要小得多.1931年長江下游幾乎全部受淹,1954年洪水淹沒面積317萬hm2,1998年長江中下游淹沒總面積為32.1萬hm2,是1954年的10.1%.3.2年2月降水量為集中于上游地區(qū)的降水較少,但年際降水比歷史比利用雨情數(shù)據(jù)庫可以分析一次洪水災害發(fā)生的氣候背景——孕災環(huán)境.1998年的雨情特征為降水量大、持續(xù)時間長、降水強度大(表3).總的來看,長江流域1998年降水較大,一般都在600mm以上,但與1954年相比,除了重慶和成都的降水量偏大一些,其他的幾個站點均小于1954年的降水量,說明1998年長江流域的降水主要集中于上游地區(qū).1998年松嫩流域的降水量較歷史時期要大,除齊齊哈爾和哈爾濱水文站測得的降水量比歷史上的1957年低外,其他水文站均高于1957年的6至8月總降水量,林東水文站1998年測得的降水量達到1957年的2.08倍.因此,在1998年的洪水災害中,降水量偏多、降水比較集中是引起大型洪澇災害的直接原因.同時,南方和北方的6至8月的降水量有一定的差別.南方降水量大,但與歷史同期相比偏小;北方的降水量與歷史同期相比則要大.3.3警戒水位設計水位高且持續(xù)超警戒水位時間長,大部分水文站水位超警戒水位時間長達2個多月,是1998年洪水水情的一大特征.長江流域各站點的水位均高居不下,長沙水文站水位高達39.18m,高出警戒水位4.18m;城陵磯水文站的水位高達35.94m,高出警戒水位3.94m.益陽和沙市水文站的水位與其他水文站水位相比,相對較低,但是也超出警戒水位1.91和2.22m.由于降水量1998年明顯增多,松嫩流域水位迅猛上漲,均超過警戒水位,同盟、齊齊哈爾、江橋和大賚水文站的水位分別達到170.69,149.30,142.37和131.47m,分別超過警戒水位0.84,2.30,1.93和3.29m,超過歷史實測最高水位0.25,0.69,1.61和1.27m.3.4洪水災害損失1998年洪水災情嚴重,但死亡人口少(表4).全國受災面積2.6萬hm2,成災面積1.6萬hm2,受災人口2.3億人,死亡人口4150人,倒塌房屋685萬間,直接經(jīng)濟損失2551億元,其中長江流域的江西、湖南、湖北,松嫩流域的黑龍江、內(nèi)蒙古和吉林等省區(qū)受災最重.表5表明90年代的各次洪水災害的損失具有逐次增大、人口死亡逐次減少的趨勢.1998年的洪水所造成的損失除了死亡人口相對較少外,其他的各類損失均達到90年代以來的最大值.3.5區(qū)域參保經(jīng)費投入1998年洪水災害中,人類表現(xiàn)出很強的防災、減災意識.這次災害牽動著全國上下從中央到地方、從國家領導人到老百姓所有人的心,投入的搶險物資種類多、數(shù)量大,總價值達到130多億元.各地人民紛紛捐款捐物,捐款總額達到35億多元,捐物折款達到37億多元(表5).4分析城市洪水災害的特征1)自然災害數(shù)據(jù)庫分類是“數(shù)字化中國”的重要組成部分.綜述前人研究,可將自然災害數(shù)據(jù)庫分為5種類型,即統(tǒng)計型、空間關(guān)系型、時間關(guān)系型、要素關(guān)系型和過程關(guān)系型.2)自然災害案例數(shù)據(jù)庫是依據(jù)自然災害原理設計、多個災害案例集成的過程關(guān)系型數(shù)據(jù)庫