地理信息系統(tǒng)根據(jù)其內(nèi)容可分為兩大基本類型：一是應(yīng)用型地理信息系統(tǒng)，是以某一專業(yè)、領(lǐng)域或工作為主要內(nèi)容，包括專題地理信息系統(tǒng)和區(qū)域綜合地理信息系統(tǒng)；二是工具型地理信息系統(tǒng)，也就是GIS工具軟件包，如ARC/INFO等，具有空間數(shù)據(jù)輸入、存儲(chǔ)、處理、分析和輸出等GIS基本功能。應(yīng)用型GIS主要有三種開發(fā)方式：
（1）獨(dú)立開發(fā)：指不依賴于任何GIS工具軟件，從空間數(shù)據(jù)的采集、編輯到數(shù)據(jù)的處理分析及結(jié)果輸出，所有的算法都由開發(fā)者獨(dú)立設(shè)計(jì)，然后選用某種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，如Visual C++、Delphi等，在一定的操作系統(tǒng)平臺(tái)上編程實(shí)現(xiàn)。這種方式的好處在于無(wú)須依賴任何商業(yè)GIS工具軟件，獨(dú)立性強(qiáng)，但是，能力、時(shí)間、財(cái)力方面的限制使其開發(fā)出來(lái)的產(chǎn)品很難在功能上與商業(yè)化GIS工具軟件相比，而且在購(gòu)買GIS工具軟件上省下的錢可能還抵不上開發(fā)者在開發(fā)過(guò)程中絞盡腦汁所花的代價(jià)。
（2）單純二次開發(fā)：指完全借助于GIS工具軟件提供的開發(fā)語(yǔ)言進(jìn)行應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)。GIS工具軟件大多提供了可供用戶進(jìn)行二次開發(fā)的宏語(yǔ)言，如ESRI的ArcView提供了Avenue語(yǔ)言，MapInfo公司研制的MapInfo Professional提供了MapBasic語(yǔ)言等等。用戶可以利用這些宏語(yǔ)言，以原GIS工具軟件為開發(fā)平臺(tái)，開發(fā)出自己的針對(duì)不同應(yīng)用對(duì)象的應(yīng)用程序。這種方式省時(shí)省心，但進(jìn)行二次開發(fā)的宏語(yǔ)言，作為編程語(yǔ)言只能算是二流的，功能極弱，用它們來(lái)開發(fā)應(yīng)用程序往往不盡如人意。
（3）集成二次開發(fā)：集成二次開發(fā)是指利用專業(yè)的GIS工具軟件，如ArcView、MapInfo等，實(shí)現(xiàn)GIS的基本功能，以通用軟件開發(fā)工具尤其是可視化開發(fā)工具，如Delphi、Visual C++、Visual Basic、Power Builder等為開發(fā)平臺(tái)，進(jìn)行二者的集成開發(fā)。
集成二次開發(fā)目前主要有兩種方式：①OLE/DDE:采用OLE Automation技術(shù)或利用DDE技術(shù)，用軟件開發(fā)工具開發(fā)前臺(tái)可執(zhí)行應(yīng)用程序，以O(shè)LE自動(dòng)化方式或DDE方式啟動(dòng)GIS工具軟件在后臺(tái)執(zhí)行，利用回調(diào)技術(shù)動(dòng)態(tài)獲取其返回信息，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序中的地理信息處理功能；②GIS控件：利用GIS工具軟件生產(chǎn)廠家提供的建立在OCX技術(shù)基礎(chǔ)上的GIS功能控件，如ESRI的MapObjects、 MapInfo公司的 MapX 等，在Delphi等編程工具編制的應(yīng)用程序中，直接將GIS功能嵌入其中，實(shí)現(xiàn)地理信息系統(tǒng)的各種功能。這種建立在OCX技術(shù)基礎(chǔ)上的GIS功能控件又被稱做組件式GIS。
由于獨(dú)立開發(fā)難度太大，單純二次開發(fā)受GIS工具提供的編程語(yǔ)言的限制差強(qiáng)人意，因此結(jié)合GIS工具軟件與當(dāng)今可視化開發(fā)語(yǔ)言的集成二次開發(fā)方式就成為GIS應(yīng)用開發(fā)的主流。它的優(yōu)點(diǎn)是既可以充分利用GIS工具軟件對(duì)空間數(shù)據(jù)庫(kù)的管理、分析功能，又可以利用其他可視化開發(fā)語(yǔ)言具有的高效、方便等編程優(yōu)點(diǎn)，集二者之所長(zhǎng)，不僅能大大提高應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)效率，而且使用可視化軟件開發(fā)工具開發(fā)出來(lái)的應(yīng)用程序具有更好的外觀效果，更強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)功能，而且可靠性好、易于移植、便于維護(hù)。尤其是使用OCX技術(shù)利用GIS功能組件進(jìn)行集成開發(fā)，更能表現(xiàn)出這些優(yōu)勢(shì)。
組件式GIS的基本思想是把GIS的各大功能模塊劃分為幾個(gè)控件，每個(gè)控件完成不同的功能。各個(gè)GIS控件之間，以及GIS控件與其他非GIS控件之間，可以方便地通過(guò)可視化的軟件開發(fā)工具集成起來(lái)，形成最終的GIS應(yīng)用。控件如同一堆各式各樣的積木，他們分別實(shí)現(xiàn)不同的功能（包括GIS和非GIS功能），根據(jù)需要把實(shí)現(xiàn)各種功能的"積木"搭建起來(lái)，就構(gòu)成應(yīng)用系統(tǒng)。把GIS的功能適當(dāng)抽象，以組件形式供開發(fā)者使用，將會(huì)帶來(lái)許多傳統(tǒng)GIS工具無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)。
三、GIS技術(shù)在黃河下游山東段堤防潰決洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)管理系統(tǒng)開發(fā)中的應(yīng)用
近年來(lái)，黃河斷流和水資源短缺成了人們關(guān)注的焦點(diǎn)，我們?cè)陉P(guān)注水資源的同時(shí)，不能忘掉黃河防洪仍是一項(xiàng)長(zhǎng)期的艱巨任務(wù)。歷史上，黃河山東段曾多次泛濫，近年來(lái)河道淤積日益嚴(yán)重，1995年下游河床淤高16cm，而黃河大堤多年未曾加高，兩岸的安全標(biāo)準(zhǔn)日益降低。加之下游河道容易發(fā)生冰塞，新中國(guó)成立以來(lái)已有兩次形成冰凌災(zāi)害，是屬于洪水災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)較大的區(qū)間。另外，黃河下游兩岸為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，人口財(cái)產(chǎn)密集，鐵路、公路縱橫，堤防一旦潰決，后果將十分嚴(yán)重。因此就需要模擬黃河下游堤防潰決后的洪水風(fēng)險(xiǎn)，根據(jù)淹沒(méi)范圍內(nèi)人口及財(cái)產(chǎn)分布，估算洪水災(zāi)害損失，再根據(jù)對(duì)防洪投入及社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r的預(yù)測(cè)，為今后的防洪減災(zāi)提供決策支持。
黃河下游山東段堤防潰決洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)管理系統(tǒng)是一個(gè)以GIS為核心技術(shù)，以數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，包含基礎(chǔ)信息管理、堤防潰決洪水風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算、堤防潰決洪水風(fēng)險(xiǎn)圖、堤防潰決洪水風(fēng)險(xiǎn)查詢、堤防潰決洪水災(zāi)害損失評(píng)估、區(qū)域防洪減災(zāi)對(duì)策等模塊的，為防洪減災(zāi)輔助決策和洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)管理服務(wù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)。
GIS技術(shù)在以上各個(gè)模塊中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在：
3.1基礎(chǔ)信息管理
將系統(tǒng)中涉及到的各種水文信息、工程信息、自然地理信息以及歷史信息以電子地圖的形式分層管理起來(lái)，并實(shí)現(xiàn)圖形導(dǎo)航、放大、縮小、漫游、標(biāo)注、圖層控制等功能。
將各種基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫(kù)中的記錄與地圖對(duì)象的空間數(shù)據(jù)庫(kù)中的屬性信息相互匹配，可以準(zhǔn)確定位地圖對(duì)象；基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫(kù)中的記錄更新后，能夠快速反映到地圖對(duì)象上。實(shí)現(xiàn)了地圖對(duì)象空間位置信息與數(shù)據(jù)庫(kù)中的屬性信息的對(duì)應(yīng)。
3.2洪水風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算
洪水風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算模型采用無(wú)結(jié)構(gòu)不規(guī)則網(wǎng)格的二維非恒定流水動(dòng)力學(xué)模型，在設(shè)計(jì)網(wǎng)格時(shí)，利用地圖工作空間添加、編輯網(wǎng)格，既可以考慮地形地物以及阻水建筑物的影響，又可以充分利用GIS的制圖與圖形檢查糾錯(cuò)功能，提高工作效率。網(wǎng)格圖略。
3.3洪水風(fēng)險(xiǎn)圖制作
洪水風(fēng)險(xiǎn)圖是了解區(qū)域內(nèi)遭受洪水災(zāi)害的危險(xiǎn)性大小的一種直觀科學(xué)的地圖。它是依據(jù)流速、淹沒(méi)水深和淹沒(méi)歷時(shí)等參數(shù)，將灘地、分蓄洪區(qū)或受洪水影響范圍劃分為危險(xiǎn)區(qū)、重災(zāi)區(qū)、輕災(zāi)區(qū)、安全區(qū)等區(qū)域。依據(jù)不同的用途，洪水風(fēng)險(xiǎn)圖可以劃分為基本風(fēng)險(xiǎn)圖、專題風(fēng)險(xiǎn)圖和綜合風(fēng)險(xiǎn)圖�；�本風(fēng)險(xiǎn)圖是將洪水基本要素（如淹沒(méi)范圍、水深、歷時(shí)、流速等）在行政區(qū)劃圖上表示。專題風(fēng)險(xiǎn)圖是依據(jù)不同的風(fēng)險(xiǎn)決策者制作的不同用途的風(fēng)險(xiǎn)圖，如保險(xiǎn)公司用的保險(xiǎn)專用風(fēng)險(xiǎn)圖；防洪決策者使用的專門風(fēng)險(xiǎn)圖；軍事部門針對(duì)重點(diǎn)保護(hù)對(duì)象的洪水風(fēng)險(xiǎn)圖；防洪避難使用的風(fēng)險(xiǎn)圖等。綜合風(fēng)險(xiǎn)圖是服務(wù)于防洪決策各項(xiàng)工作的一套風(fēng)險(xiǎn)圖。一般是利用GIS技術(shù)制作，包含洪水基本要素、災(zāi)害損失信息、防洪工程信息等的一套風(fēng)險(xiǎn)圖。
該子系統(tǒng)是為了將堤防潰決洪水風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算中選取的10個(gè)方案的結(jié)果制作成一套風(fēng)險(xiǎn)圖，主要包括基本行政區(qū)劃圖、潰堤位置、最大淹沒(méi)范圍圖、最大淹沒(méi)水深圖、淹沒(méi)歷時(shí)圖等。風(fēng)險(xiǎn)圖的制作首先是利用自己開發(fā)的專用轉(zhuǎn)換模型將數(shù)學(xué)模型中的網(wǎng)格文件轉(zhuǎn)換成MapInfo Professional可以接受的交換格式MIF和MID，然后再利用MapInfo Professional軟件，根據(jù)數(shù)學(xué)模型的計(jì)算結(jié)果（受淹范圍、淹沒(méi)水深、淹沒(méi)歷時(shí)、淹沒(méi)流速等），采用制作專題圖層的方法制作的。
3.4洪水風(fēng)險(xiǎn)信息查詢
該系統(tǒng)包含三種方式查詢堤防潰決洪水風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算的結(jié)果。①通過(guò)輸入經(jīng)緯度查詢關(guān)心點(diǎn)的基本信息和洪水風(fēng)險(xiǎn)信息；②通過(guò)選擇縣區(qū)，查詢所選縣區(qū)的基本信息和洪水淹沒(méi)信息；③通過(guò)選擇洪水計(jì)算模型中的網(wǎng)格號(hào)，查詢所選網(wǎng)格的基本信息和洪水風(fēng)險(xiǎn)信息。
按經(jīng)緯度查詢時(shí)，系統(tǒng)首先從用戶輸入界面中獲取經(jīng)度值和緯度值，然后根據(jù)這兩個(gè)數(shù)值在"網(wǎng)格"圖層中判斷該點(diǎn)屬于哪個(gè)網(wǎng)格，判別方法是只要該點(diǎn)包含于網(wǎng)格的邊界內(nèi)就認(rèn)為該點(diǎn)屬于該網(wǎng)格，并建立動(dòng)態(tài)圖層閃爍顯示該點(diǎn)的位置；最后，再根據(jù)"網(wǎng)格號(hào)"這一關(guān)聯(lián)字段在"網(wǎng)格洪水風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算結(jié)果信息"數(shù)據(jù)庫(kù)中匹配，找到相關(guān)的基本信息和洪水風(fēng)險(xiǎn)信息。
按縣區(qū)查詢時(shí)，系統(tǒng)首先從用戶輸入界面中獲取所要查詢的縣區(qū)名稱，然后根據(jù)縣區(qū)名稱在"縣區(qū)"圖層中查詢?cè)摽h區(qū)的位置，并建立動(dòng)態(tài)圖層閃爍顯示該縣區(qū)。最后，再根據(jù)"縣區(qū)名稱"這一關(guān)聯(lián)字段在"縣區(qū)洪水風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算結(jié)果信息"數(shù)據(jù)庫(kù)中匹配，找到相關(guān)的基本信息和洪水風(fēng)險(xiǎn)信息。
按網(wǎng)格查詢時(shí)，系統(tǒng)首先從用戶輸入界面中獲取所要查詢的網(wǎng)格編號(hào)，然后在"網(wǎng)格"圖層中查詢?cè)摼W(wǎng)格位置，并建立動(dòng)態(tài)圖層閃爍顯示該網(wǎng)格的位置；最后，再根據(jù)"網(wǎng)格號(hào)"這一關(guān)聯(lián)字段在"網(wǎng)格洪水風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算結(jié)果信息"數(shù)據(jù)庫(kù)中匹配，找到相關(guān)的基本信息和洪水風(fēng)險(xiǎn)信息。
查詢結(jié)果都有三種表現(xiàn)方式：①以表格形式直接顯示查詢區(qū)域或地點(diǎn)的基本信息和洪水風(fēng)險(xiǎn)信息；②在地圖中央閃爍顯示查詢區(qū)域或地點(diǎn)；③以Excel表格形式直接輸出查詢結(jié)果。
3.5洪災(zāi)經(jīng)濟(jì)損失計(jì)算與查詢
洪災(zāi)經(jīng)濟(jì)損失計(jì)算是根據(jù)沿黃區(qū)域的社會(huì)經(jīng)濟(jì)特征及社會(huì)經(jīng)濟(jì)調(diào)查資料的完備性對(duì)其財(cái)產(chǎn)進(jìn)行分類，利用GIS工具，將二維非恒定流水動(dòng)力學(xué)模型的不規(guī)則網(wǎng)格與電子地圖配準(zhǔn)，使不規(guī)則網(wǎng)格具有空間地理位置。根據(jù)行政區(qū)域與網(wǎng)格空間地理位置的關(guān)系，找到每一個(gè)網(wǎng)格所屬的行政區(qū)域，并根據(jù)不同洪水潰堤計(jì)算方案下的網(wǎng)格的水力學(xué)特征數(shù)據(jù)（水深、流速、歷時(shí)、洪水到達(dá)時(shí)間），生成不同計(jì)算方案下的行政區(qū)域內(nèi)的淹沒(méi)范圍、淹沒(méi)水深分布、淹沒(méi)歷時(shí)分布和流速分布等。根據(jù)每一方案下不同淹沒(méi)區(qū)域，計(jì)算每個(gè)受淹網(wǎng)格的面積與實(shí)際面積的比例，將行政區(qū)域內(nèi)的各類資產(chǎn)按此比例分割到每個(gè)網(wǎng)格上。調(diào)查受影響區(qū)域內(nèi)典型區(qū)域以往的災(zāi)害損失情況，估算樣本分類財(cái)產(chǎn)的損失率，或根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定分類財(cái)產(chǎn)的洪災(zāi)損失率。根據(jù)每個(gè)網(wǎng)格的淹沒(méi)水深和淹沒(méi)歷時(shí)，與洪災(zāi)損失率數(shù)據(jù)庫(kù)的記錄中的淹沒(méi)水深范圍和淹沒(méi)歷時(shí)范圍進(jìn)行比較，求算出各個(gè)網(wǎng)格的分類資產(chǎn)在淹沒(méi)條件下的損失值及損失率，逐步向上疊加，求出各個(gè)區(qū)內(nèi)某類財(cái)產(chǎn)的總直接經(jīng)濟(jì)損失及平均損失率，再通過(guò)所有受淹縣區(qū)的分類財(cái)產(chǎn)的損失合計(jì)求取全部受淹區(qū)域內(nèi)所有財(cái)產(chǎn)的總的直接經(jīng)濟(jì)損失，再按經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法估算間接損失，洪災(zāi)間接經(jīng)濟(jì)損失與直接經(jīng)濟(jì)損失之和即為洪災(zāi)的總損失。
根據(jù)作者的計(jì)算，黃河下游堤防潰決后的淹沒(méi)范圍如表1（略）。黃河下游堤防潰決后北岸造成的經(jīng)濟(jì)損失最大達(dá)391.2億元，南岸堤防潰決后造成的經(jīng)濟(jì)損失最大約486.1億元。各個(gè)方案洪災(zāi)影響范圍、受淹人口和經(jīng)濟(jì)損失如表2（略）。
四、結(jié)語(yǔ)
洪水風(fēng)險(xiǎn)管理是個(gè)較新的概念，本文只是提出了粗略的看法，還需要在今后的研究中逐步深入。組件式GIS與專業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)合，是應(yīng)用型GIS未來(lái)發(fā)展的方向。GIS在洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)管理系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)中的應(yīng)用必將越來(lái)越廣泛。