海綿城市建設前后的可視化效果分析——以常德市為例

田宇荃，趙迪，陳虎

（湖南文理學院資源環(huán)境與旅游學院）

1 相關概念

1.1 海綿城市

海綿城市是新一代智慧城市的雨洪管理概念，指城市能夠像海綿一樣，在適應環(huán)境變化和應對雨水帶來的自然災害等方面具有良好的彈性，也可稱之為“水彈性城市”[1]，國際通用術語為“低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構建”，下雨時吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時將蓄存的水釋放并加以利用，實現(xiàn)雨水在城市中的自由遷移[2-3]。簡單來說，海綿城市就像一個可收縮放大的儲水器和凈水器的結合體，在降水較多時儲水以減少暴雨期間的地表徑流，使部分雨水轉變?yōu)榈叵聫搅鳎匦聝艋h(huán)利用；降水較少時，可以將先前儲存的水分釋放，進行城市補水。除此之外，還可以降低城市熱島效應的影響、美化環(huán)境和潔凈水體等。

1.2 可視化技術

完整的地理空間信息可視化概念主要包括科學計算可視化、數(shù)據(jù)可視化和信息可視化。地理空間信息可視化技術的核心是為使用者提供空間信息直觀的、可交互的可視化環(huán)境[4]。簡單來說，可視化忠于自身，需要自身對一個事物進行思考、總結及歸納，通過自己的理解將對象的相關信息簡明扼要的根據(jù)自己的想法用一些圖表及視圖等工具展示，給聽者或觀者以明了的、主要的想要表達的信息，增強理解，提高直觀性，讓“門外漢”都能理解的學科專有術語。

2 以常德市為例的海綿城市

2.1 基本情況

常德市位于湖南省西北部，洞庭湖西岸，建成區(qū)100多km2，人口近90萬。年均降水量達1630mm，系南方豐水地區(qū)城市，屬全國首批16個海綿城市建設試點城市之一。試點區(qū)為36.1km2，其中老城區(qū)6.6km2，新城區(qū)25.8km2，擬建區(qū)3.7km2。常德市海綿城市建設試點工作正在按照國家批準的計劃，有序穩(wěn)步地推進[5]。

2.2 部分可視化呈現(xiàn)方式

2.2.1 圖片呈現(xiàn)方式

經(jīng)污染源治理、修復生態(tài)駁岸、清理生活垃圾和淤泥、改造下水道管道、排污管道及利用大自然水生動植物凈化等方法，常德市海綿城市建設試點區(qū)黑臭水體潔凈與治理已見成效。用圖片呈現(xiàn)方式，可快速找到變化點，了解變化效果。比如，穿紫河流域海綿城市建設前后圖片的對比分析（見圖1），可看出：原來的臭水塘改造成環(huán)境優(yōu)美舒適的海綿公園。因此，以圖片呈現(xiàn)的對比方式可以讓人們感受其海綿城市建設前后視覺變化，信任和支持海綿城市建設。

2.2.2 圖表呈現(xiàn)方式

圖1 常德市穿紫河流域海綿城市建設前后對比

圖2 2018年常德海綿城市試點區(qū)域信息統(tǒng)計柱狀圖

圖3 暴雨內澇災害城市易澇點的處理流程

針對海綿城市的內澇緩解治理方面，可對2018年常德海綿城市試點區(qū)域信息分別以表格和柱狀圖方式進行統(tǒng)計及歸納（見圖2），可見在30a一遇的降雨量條件下，已基本實現(xiàn)居民住宅和工商業(yè)建筑物底層不進水、道路中沒有一條車道的積水深度超過15cm的要求，且易積水地區(qū)雨后退水時間也大大減少，呈現(xiàn)圖表方式的可視化優(yōu)點。

2.2.3 地圖制圖呈現(xiàn)方式

在海綿城市建設過程中，建設者或者學者若想對該區(qū)域進行有效的、有針對性的建設前后效果分析，最常見、最實用的技術莫過于地圖?；贕IS軟件的地圖制圖，可清楚觀察試點區(qū)域的坡度及坡向的等級分類劃分及相關信息。

3 常德市暴雨內澇災害的風險評估

關于城市暴雨內澇災害的風險評估方法很多，較常用的有：歷史災情評估法、指標體系法和情景模擬法。歷史災情評估法相對簡單，無需太多技巧和專業(yè)知識，主要根據(jù)某時間段內該地的歷史災情數(shù)據(jù)和相關資料來評估區(qū)域性風險，不適合小尺度區(qū)域評估，指標體系法計算也相對簡單，實際應用較多，但該方法數(shù)據(jù)獲取較困難，影響指標的選取和使用，不適合小尺度區(qū)域；情景模擬法借助GIS和計算機技術，建立評估地區(qū)的降雨模型和地面特征模型，模擬內澇發(fā)生過程，是一種利用可視化技術的高精度內澇風險評估方法，相對于前兩種方法來說能夠更直觀、更準確地反映致災因子導致的災害事件影響范圍、程度和空間分布，但該方法對數(shù)據(jù)數(shù)量和質量要求較高，計算復雜、工程量大。

論文基于情景模擬法的可視化效果，對常德市海綿城市示范區(qū)的DEM數(shù)據(jù)進行處理，且根據(jù)相應的降雨數(shù)據(jù)和城市管網(wǎng)數(shù)據(jù)，可以實時計算某關注區(qū)域的積水深度和城市淹沒范圍，獲得暴雨內澇災害的城市易澇點（見圖3），為海綿城市建設的進一步完善提供參考依據(jù)。

4 結語

論文基于GIS制圖的可視化技術對常德市海綿城市建設前后進行效果對比分析，明晰海綿城市建設帶來的益處，尤其是在緩解城市內澇方面發(fā)揮的作用。同時利用GIS和RS等技術手段，對常德海綿城市建設進行城市暴雨內澇災害的風險分析，并通過情景模擬法估測城市的易澇點，對常德海綿城市建設提出進一步的建議，能夠有效解決城市病問題，也可為其他城市提供借鑒。