财产保险防灾减损研究技术报告

1、财产保险防灾减损研究技术报告目 录 TOC o 3-3 h z t 标题 1,1,标题 2,2 HYPERLINK l _Toc60215852 第一章专题背景 PAGEREF _Toc60215852 h 1 HYPERLINK l _Toc60215853 1.1 专题目标 PAGEREF _Toc60215853 h 1 HYPERLINK l _Toc60215854 1.2 专题研究内容 PAGEREF _Toc60215854 h 2 HYPERLINK l _Toc60215855 1.3 专题考核指标 PAGEREF _Toc60215855 h 3 HYPERLINK l _

2、Toc60215856 第二章灾害背景分析 PAGEREF _Toc60215856 h 3 HYPERLINK l _Toc60215857 2.1 灾害背景分析的意义 PAGEREF _Toc60215857 h 3 HYPERLINK l _Toc60215858 2.2 中国自然灾害的概况 PAGEREF _Toc60215858 h 4 HYPERLINK l _Toc60215859 2.2.1 气象灾害 PAGEREF _Toc60215859 h 5 HYPERLINK l _Toc60215860 2.2.2 洪涝灾害 PAGEREF _Toc60215860 h 6 HYP

3、ERLINK l _Toc60215861 2.2.3 海洋灾害 PAGEREF _Toc60215861 h 6 HYPERLINK l _Toc60215862 2.2.4 地震灾害 PAGEREF _Toc60215862 h 8 HYPERLINK l _Toc60215863 2.2.5 地质灾害 PAGEREF _Toc60215863 h 9 HYPERLINK l _Toc60215864 2.2.6 农作物生物灾害 PAGEREF _Toc60215864 h 9 HYPERLINK l _Toc60215865 2.2.7 森林灾害 PAGEREF _Toc60215865

4、 h 10 HYPERLINK l _Toc60215866 2.3 中国洪涝灾害的概况 PAGEREF _Toc60215866 h 10 HYPERLINK l _Toc60215867 2.3.1 中国洪涝灾害的成因和致灾因素 PAGEREF _Toc60215867 h 11 HYPERLINK l _Toc60215868 2.3.2 中国洪涝灾害基本情况与主要成灾特点 PAGEREF _Toc60215868 h 15 HYPERLINK l _Toc60215869 第三章专题技术方案 PAGEREF _Toc60215869 h 17 HYPERLINK l _Toc60215

5、870 3.1 系统总体结构 PAGEREF _Toc60215870 h 17 HYPERLINK l _Toc60215871 3.2 静态模型 PAGEREF _Toc60215871 h 23 HYPERLINK l _Toc60215872 3.2.1 图层介绍 PAGEREF _Toc60215872 h 24 HYPERLINK l _Toc60215873 3.2.2 外部数据导入方法 PAGEREF _Toc60215873 h 27 HYPERLINK l _Toc60215874 3.2.3 数据库的设计 PAGEREF _Toc60215874 h 30 HYPERLI

6、NK l _Toc60215875 3.3 动态模型 PAGEREF _Toc60215875 h 30 HYPERLINK l _Toc60215876 3.3.1 灾情预测模型 PAGEREF _Toc60215876 h 31 HYPERLINK l _Toc60215877 3.3.2 损失评估模型 PAGEREF _Toc60215877 h 52 HYPERLINK l _Toc60215878 3.3.3 预案和快速反应方案 PAGEREF _Toc60215878 h 62 HYPERLINK l _Toc60215879 3.3.4 GPS的重要作用 PAGEREF _Toc

7、60215879 h 66 HYPERLINK l _Toc60215880 第四章原型系统运行环境 PAGEREF _Toc60215880 h 66 HYPERLINK l _Toc60215881 第五章专题完成情况 PAGEREF _Toc60215881 h 67 HYPERLINK l _Toc60215882 第六章主要创新点 PAGEREF _Toc60215882 h 69 HYPERLINK l _Toc60215883 第七章下一步的工作 PAGEREF _Toc60215883 h 76专题背景为了防止自然灾害和减少自然灾害对财产保险造成的损失，国内外不少保险公司都在不

8、同程度上开展了财产保险防灾减损技术研究。为了减少国内财产保险在自然灾害下的损失，进一步提高保险公司的经营效益，中国人民保险公司申请了十五国家科技攻关计划“金融信息化关键技术及应用示范”项目中课题“保险业信息化示范工程”所属专题“财产保险防灾减损技术研究”项目。1.1 专题目标根据中国人民保险公司对财产保险防灾减损的具体需求，该专题研究的目标为：根据保险业当前和未来财产保险防灾减损的需要，建立管理系统模型，提高保险业在防灾减损方面的科学决策能力；综合利用遥感、地理信息系统和全球定位系统集成方法，提高对灾害预测与评估研究的科学性和可靠性；结合不同地域自然环境的差异性和自然灾害的特点，构建财产保险自

9、然灾害损失评估模型和自然灾害预测和预报模型；与其它相关部门或机构合作，逐步建立重点城市灾害数据库，本课题将以多年水灾灾情数据库建设为重点，通过建立信息共享模型，实现与其它单位的信息共享。1.2 专题研究内容在充分的调研和大量理论研究后，确定了该专题的主要研究内容为：利用GIS技术将基础灾害信息和空间信息分层表现在图层上，并可以交互查询和动态更新。利用遥感卫星提供的多时相，全天候遥感图像来获取不同时期的洪涝灾害的专题数据。在遥感图像解译系统下，通过对遥感图像进行图像增强、滤波、特征提取和分类、网格数据到矢量数据的变换、投影变换、坐标变换、几何纠正、图形并贴、比例尺统一等一系列的遥感图像预处理过程

10、，形成矢量数据库，它转换成地理信息系统数据输出或者直接进入GIS空间和属性数据库。利用GPS测量系统可获取灾情发生区域的大地测量的动态数据，经标准化后进入GIS系统。利用地理信息系统的空间分析功能，对不同时期的数据进行解析，建立监测与评估模型。把遥感影像（遥感时空数据库），图形图像（地理空间数据和GPS获取的动态观测数据）、以及保险公司提供的保险责任信息经过校正和标准化后叠加在一起，并利用这些复合信息进行灾情监测与财产损失评估。利用以上获取的数据建立财产保险防灾减损决策支持模型。1.3 专题考核指标在课题结束后，“财产保险防灾减损技术研究”要提交以下成果：提交能够在财产保险领域逐步推广与应用的

11、“财产保险防灾减损”原型系统，并在一个典型地区示范应用；提交“灾情预测模型”和“财产保险损失评估”模型库；提交“国内财产保险防灾减损”合作方法研究报告；在国内外核心刊物上发表5篇以上有关“灾情预测模型”和“财产保险损失评估模型”的应用学术论文。灾害背景分析2.1 灾害背景分析的意义保险业是经营风险的行业，在诸多风险中，自然灾害风险最为严重，自然灾害风险一方面给保险公司每年都造成巨额赔付，另一方面也给保险业的发展带来了机遇和效益，同时为国家抗灾救灾和支援灾民安定生活，恢复生产做出了很大的贡献。我国是个多灾的国家，初估受灾财产总值达数十万亿元，每年自然灾害直接经济损失达一千亿元以上。为了减轻自然灾

12、害，仅靠政府的努力是不够的，必须推动减灾社会化，其中发展灾害保险，不仅为受灾对象提供了恢复正常生活和生产活动的基本条件，而且对稳定社会、促进社会可持续发展起到了重要作用。另一方面，由于保险风险主要源于自然灾害，所以自然灾害的活动程度和风险程度及减灾力度又直接制约着保险业的发展。因此，为了保险业的发展， 需要对自然灾害的风险和基于自然灾害风险的财产保险防灾减损重大技术进行深入的研究。保险是一门涉及方面极多的科学，为了最大限度地回避保险风险，就需要研究自然灾害，首先需要了解我国自然灾害的特点、规律、自然灾害风险的时空分布和发展趋势。由于我国地域广阔，自然环境复杂多变，因此自然灾害地区分布极不平衡，

13、因此如像对待家财保险、汽车保险等那样不分地区的实行一揽子保险责任和统一费率，与各地自然灾害风险程度的实际情况不完全相符，最终必将使保险业受到损失。国外因自然灾害使保险公司倒闭的实例并不鲜见。由于世界上平均每年造成500亿美元以上的保险损失（2003年达到600亿美元），如何评估与化解自然灾害风险已成为世界保险界一项重要的前沿性科研课题。为了减少国内财产保险在自然灾害下的损失，进一步提高保险公司的经营效益，中国人民保险公司申请了“十五”国家科技攻关计划“金融信息化关键技术及应用示范”项目中课题“保险业信息化示范工程”所属专题“财产保险防灾减损技术研究”项目。2.2 中国自然灾害的概况中国是个多灾

14、的国家，主要灾害有气象灾害、洪涝灾害、海洋灾害、地震灾害、地质灾害、农作物生物灾害和森林灾害等。2.2.1 气象灾害旱灾指由于干旱缺水造成的灾害。旱灾是对我国影响面最大，社会发展影响最深的自然灾害。我国平均每年受旱农作物面积667万公顷以上，重灾年达2667公顷以上，损失粮食几百万至几千万吨。暴雨灾害由强度很大的降雨所造成的灾害。我国气象上规定，24小时降水量为50毫米或以上的雨称为“暴雨”。热带气旋灾害指发生在热带或副热带海洋上的气旋性涡旋及其引发的暴雨、风暴潮等所造成的灾害。世界气象组织规定，根据气旋中心附近最大风力大小将热带气旋划分为4级：即热带低压、热带风暴、强热带风暴、台风。1997

15、年8月18日，9711号热带气旋袭击浙江、福建、江苏、安徽等8省沿海地区，使291个县（市）的6460万人、600万公顷农田受灾，死亡261人，倒塌房屋52万间，直接经济损失达509亿元。风雹灾害在对流性天气控制下，积雨云中凝结生成的冰块从空中降落而造成的灾害。雹灾除破坏农作物，危害农业生产外，有时还造成不同程度的人口伤亡和房屋破坏。低温冷冻灾害低温冷冻灾害主要是来自极地的强冷空气及寒潮侵入，使气温在12天内急剧下降810C或以上，造成农作物的生理机能损伤或死亡，导致减产。这是短期天气突变而形成的灾害。主要包括倒春寒、夏季低温、寒露风、霜冻和冷冻害等。其它气象灾害如龙卷风、沙尘暴、黑风、雪灾、

16、雷暴等灾害多是由中短期和短时天气过程的激烈变化而引起的，也造成了一定的损失。2.2.2 洪涝灾害洪涝灾害是由陆地水超常增加引发的各种灾害，包括洪水灾害与涝灾、渍灾。（详情见2.3节）2.2.3 海洋灾害沿海地区是我国城镇、人口、财产密度最高、社会经济最发达的地区。所以尽管海洋灾害危害范围不如洪水、旱灾那样广阔，但对人民生命财产和社会经济发展仍具有重要影响。特别是近几十年来，不但沿海地区社会经济持续高速发展，而且海上运输、资源开发等蓬勃兴起，因此一方面海洋灾害的破坏作用越来越广泛，造成的危害越来越严重，另一方面，由于人类活动影响，海洋污染和海洋环境的异常变化加剧，导致赤潮等灾害日趋严重。在这种情

17、况下，海洋灾害已成为破坏损失增长最快，对未来社会经济发展影响最大的自然灾害之一。风暴潮灾害风暴潮灾害是由强烈大气扰动引起的海面异常升降而造成的灾害。根据诱发风暴潮的大气扰动特点，把风暴潮分为由热带气旋引起的台风风暴潮和由温带气旋引起的温带风暴潮两大类。根据增水高度将风暴潮分为风暴增水、弱风暴潮、强风暴潮、特强风暴潮4个等级。风暴潮是破坏强烈的海洋灾害。我国地处太平洋西岸，两类风暴潮都很频繁，是世界上风暴潮灾害特别严重的国家。不但发生频次高，灾害分布广，而且强度比较大，常造成大量人口伤亡和经济损失。风暴潮不但损毁般只，而且破坏房屋、农田、海堤以及码头、港口等工程设施，并造成不同程度的人员伤亡。新

18、中国成立以来，到1990年，全国平均每年受灾人口340万，死亡665人，倒塌房屋19万间，损坏船只1778艘，溃决海堤438千米，受灾农作物119万公顷。风暴海浪灾害指由海上大风引起的波高6米以上海浪造成的灾害。灾害性海浪常造成严重人员伤亡和财产损失。据统计，19821990年，中国近海因灾害性台风海浪翻沉各类船只14345艘，损坏9468艘，死亡和失踪4734人，受伤约4万人，平均每年沉损船只2600多艘，520人。最严重的1985年翻沉船只4236艘，死亡和失踪1030人；1986年翻沉船只4102艘，死亡889人；1990年翻沉船只3300艘，死亡876人。海啸灾害海啸在滨海区域的表现形

19、式是海水陡涨，并以排山倒海之势向海岸推进，瞬时涌入陆地，吞没城镇、村庄、田地，然后海水又迅速退去，或先退后涨，有时反复多次，造成巨大损失，甚至毁灭性破坏，但对我国影响不大。赤潮灾害 因海洋中某一种或多种浮游生物在一定环境下暴发性增殖或聚集而造成的灾害。赤潮多发生在春季和夏季，在热带或亚热带海域冬季也有发生。赤潮覆盖面积从几十平方千米到几千平方千米不等。赤潮严重破坏海洋生态环境，直接危害海洋渔业和养殖业，并威胁人类健康和生命安全。如1989年8月5日至10月14日，渤海西部发生赤潮，面积达1300平方千米，使黄骅、沧州、天津、潍坊、莱州对虾减产，损失2亿元以上。2.2.4 地震灾害中国受欧亚地震

20、带和环太平洋地震带控制，地震活动频繁而又强烈，是世界上大陆地震最活跃、地震灾害最严重的国家之一。据统计，20世纪中国发生6级以上地震650多次；其中Ms7级的地震100次，约占世界的1/10；8级以上地震10次;全球共发生Ms8.5级的特大地震4次,其中2次发生在中国分别是1920年宁夏海原8.5级地震和1950年西藏察隅墨脱8.6级地震。由于中国大部分地震震源浅，房屋和工程建筑抗震性能差，所以震灾十分严重。据统计，19491997年，中国大陆发生5级和5级以上地震1210次，造成人员死亡和万元以上经济损失的灾害性地震710多次，共造成278000多人死亡，约85万人受伤，11000万间民房、

21、170万间工业和公共建筑、5500多座桥梁、近900座水库毁坏，直接经济损失460亿元（1990年不变价）。2.2.5 地质灾害指在地壳表层由地壳物质运动变异或其它地质作用形成的灾害。主要包括崩塌灾害、滑坡灾害、泥石流灾害、地裂缝灾害、火山灾害、地面沉降灾害、地面塌陷灾害、矿山地质灾害、水土流失灾害、土地沙漠化灾害、土地盐碱化灾害、海水入侵灾害等。我国构造运动强烈，地貌复杂，地质环境人为破坏严重是世界上地质灾害最严重的国家之一。2.2.6 农作物生物灾害农作物生物灾害指因病菌、病毒、害虫、鼠、杂草等有害生物暴发或流行使农作物不能正常生长发育，甚至死亡，因此导致减产、绝收的现象。我国农业生物灾害

22、种类繁多，从总体上可分为病害、虫害、草害、鼠害4大类。对我国农业生产造成严重危害的生物灾害有1648种，其中病害724种、虫害838种、恶性杂草64种、鼠害22种。农作物病害、虫害、草害、鼠害严重危害农业生产，20世纪90年代以后，估计每年因灾损失粮食200亿公斤、棉花400万担，并严重降低水果、蔬菜、油料和其它经济作物的产量和品质，每年因此造成的经济损失100亿元以上。2.2.7 森林灾害对森林或林木造成破坏的有害生物昆虫5020种、病害2918种、鼠害160余种。每年平均发生森林病虫害面积在700万公顷以上，减少林木生长量约1700万立方米，因灾枯死森林面积约30万公顷。我国森林火灾每年平

23、均发生1.43万次，面积82.2万公顷，损失10亿元以上。以上各种自然灾害随着我国社会经济的增长，绝对损失都有可能增长，从长远来看都是重要的保险对象，然而就目前情况而言，保险公司最关心的还是洪涝灾害，因此下面将对洪涝灾害进行较详细的分析论述。2.3 中国洪涝灾害的概况洪涝灾害是由陆地水在一些地区超常增加而引发的各种灾害，包括洪水灾害与涝灾、渍灾。其中洪水灾害指由降雨、融雪（冰）、堤坝溃决等原因引起江、河、湖、库及沿海水量增加、水位上涨而泛滥以及山洪暴发等所造成的灾害。主要包括山洪、暴雨洪水、融雪洪水、冰凌洪水、水利工程失事洪水、溃坝洪水、溃堤洪水等。涝灾指因积水过多而造成的灾害。渍灾指在低洼地

24、区因地下水位过高，土壤水分长期处于饱和状态而造成的灾害。实际上，洪水、涝灾和渍灾三者多数情况下很难截然分开，故常统称为洪涝灾害，亦泛称水灾。20世纪前半期，我国水灾尤其严重，平均每年全国有168个县受灾；不同年份灾害轻重差异很大，轻灾年受灾县数不足100个，最轻为43个（1927年），重灾年受灾县在250个以上，最重达592个（1931年）。20世纪后半期，我国每年都有不同程度和范围的水灾发生，累计共造成25.9万人死亡，平均每年死亡5300人，累计倒塌房屋1.1亿间，平均每年220万间，平均每年受灾农作物913万公顷，分别占耕地面积的10%和5%左右，年均直接经济损失几百亿元。重灾年死亡人数

25、超过1万人，倒塌房屋500万间以上，受灾农作物1300万公顷以上，成灾农作物650万公顷以上，直接经济损失1000亿元以上。 洪涝灾害损失严重，也是保险赔付最多、防灾减损最为重视的灾种。2.3.1 中国洪涝灾害的成因和致灾因素洪涝灾害是洪水和雨涝灾害的统称。洪水灾害是由于暴雨或急骤的冰雪融化及水利工程失事等原因形成大量的急剧地表径流或者江河水量迅速增加，水位急剧上涨，冲出天然水道或人工堤坝所造成的灾害。根据成因，成灾洪水可分为三类；降雨洪水包括暴雨洪水、持续性大雨洪水、风暴潮洪水等；融水性洪水包括高山冰雪融水洪水、季节性及雪融水洪水、河道冰凌阻塞性洪水等；工程失事洪水包括溃坝洪水、决堤洪水等。

26、雨涝是指因大雨、暴雨或持续降雨造成低洼地区被淹没、渍水，而形成的灾害。洪涝灾害是地球气圈和水圈的异常变化对人类社会经济所产生的破坏。洪涝的成灾程度一方面受自然条件的控制，随着灾害变异程度的提高而加剧，另一方面又受人类自身保护能力的制约，随防灾水平的提高而削弱。分析这些因素，对于认识洪涝灾害的危险程度是十分必要的。这些因素包括：气候因素降水特征（降水量及降水分布）是控制洪涝灾害的基础条件，它决定了洪涝灾害能否发生以及发生的时间、地点、强度。我国为典型的季风气候。降水多寡悬殊，平均降水量最高超过2000mm,最低不足10mm。区域变化规律是自西北内陆向东南沿海增多。在发生区域变化的同时，又出现复杂

27、的地区变化，形成许多局部性高降水区。我国降水的时间分布也十分不均。最突出的特点是具有强烈的季节变化，受季风气候控制，每年冬去春来之时，大陆冬季风逐渐衰弱，湿润的热带海洋气流自东南沿海向内陆扩展，4-6月江南地区开始多雨，6-7月主雨带扩展到长江中下游地区，7-8月盛夏季节，进一步扩展到华北、东北和西北的部分地区，9月入秋以后，夏季风南退，主雨带由西北向东南退移，全国范围的降雨不断减少，逐渐进入少雨季节。伴随上述变化，全年降水主要集中在6-9月，其水量约占全年的60%-80%。我国降水的年际变化比较复杂。基本规律是丰枯交替，形成不同尺度的丰水期和枯水期。据统计资料，新中国成立以来的几十年中，50

28、年代和60年代早期为相对丰水期；70年代和80年代为相对枯水期；80年代末期以来为相对丰水期。我国季风气候决定了我国降水的丰枯程度和时空变化，由此进一步控制了洪涝灾害的成灾程度和发生时间与地域分布。地形地貌和江河水系我国大陆自西向东倾斜，形成三个阶梯，第一阶梯的大部分地区，降水贫乏，海拔高程大，为江河的源头或上游，地表径流稀少，洪涝灾害轻微。第二阶梯的大部分地区，降水量亦比较小，海拔高程大，为江河的上游或中上游，地表径流较少，一般洪涝灾害较轻。第三阶梯的大部分地区，降水比较多，海拔高程较小，为江河的下游或中下游，地表径流较多，洪涝灾害比较严重。我国陆地江河水系总计有数十个，洪涝灾害主要发生在东

29、部的外流水系流域，其中黑龙江、松花江、辽河、海河、黄灌、淮河、长江、珠江等水系流域面积较大，流域内人口、财产相对集中，洪涝灾害最为严重。陆地水分布受气候、地形地貌的综合影响，我国陆地水分布十分不均。年径流从不足5mm到最大3000mm以上。基本变化规律是由北向南或由西北向东南不断加大；在这种区域背景下，还有许多地区性或局部性的高低异常变化。年径流系数最低小于5%，最高大于80%，变化特点与年径流深度基本相同。标准面积（1000km2）最大流量从小于100m3/s到大于8000m3/s，其中高流量分布在中国东部区域，以辽宁、河北、河南、安徽、山东、浙江、四川、海南、台湾等省的部分地区流量最高。洪

30、水淹没地区主要集中在江河中下游地区。陆地水是直接导致洪涝灾害的物质来源，而主要洪涝灾害均发生在丰水地区。人类经济活动与防灾工程随着社会经济的迅速发展和生产力水平的不断提高，人类经济活动和防灾工程对洪涝灾害的影响越来越大。人类对灾害的影响具有正负两方面作用即人类的某些活动助长了洪涝灾害，加剧了灾害的活动强度和损失规模；人类的防灾救灾工程拟制或减轻了灾害，减少了灾害损失。导致洪涝灾害加剧的人类活动主要是过度的资源开发和不科学的工程建设。随着我国人口增长和经济发展，许多地区土地资源、森林植被资源、水资源等的需求急剧增加，一些地区毁林开荒、围湖造田、与河争地，甚至乱砍滥伐、河道设障、侵占行滞洪区等，因

31、此加剧了水土流失，造成河道淤积，湖泊萎缩，降低了河湖行洪蓄洪能力，加剧了洪涝灾害。此外一些水库、堤防设计标准低或老化失修，发生漫顶溃决，导致严重的洪涝灾害。人类对洪涝灾害的抑制和防范主要来自于全社会抗灾能力的提高和防灾工程的不断扩大。从宏观上，随着社会的进步，各地区的经济实力和科学技术水平不断提高，人类抵御洪涝以及其它自然灾害的能力相应地得到了提高。这种现象集中体现在水土环境治理和水利工程的投入不增加，对防治洪涝灾害发挥了重要作用。区域环境治理主要是涵养水土资源，控制和治理水土流失，削弱洪涝灾害的基础。水利工程主要包括水库、堤防、分滞洪区建设、排涝工程等，它们对限制或排导洪流，减轻洪涝灾害发挥

32、了直接作用。2.3.2 中国洪涝灾害基本情况与主要成灾特点中国洪涝灾害活动频繁，危害严重，直接经济损失居各种自然灾害之首。由于松花江、辽河、海河、黄河、淮河、长江、珠江七大江河流域不仅是我国人口密集，经济很发达的地区，而且是洪涝灾害最频繁、最强烈的地区，所以洪涝灾害成为我国直接经济损失最大的灾害。洪涝灾害活动频繁，影响广泛。它除了冲毁农田，淹没农作物，造成大面积农作物减产、绝收外，还冲毁房屋，淹没城镇、村庄、铁路、公路、桥梁及其它工程设施，严重危害人民生活和生产活动，并常常造成不同程度的人口伤亡。一次特大洪水造成的受灾面积可达数十万平方公里，受灾人口达几千万，直接经济损失达几百亿元，其对社会经

33、济的破坏作用居各种自然灾害之首，因此成为历代政府和千百万人民群众的心腹之患。我国是世界上洪涝灾害特别严重的国家。据不完全统计，从公元前206年到1949年的2155年间，全国发生较大洪涝灾害1092次，平均大约每2年就发生一次。新中国成立以后，共产党和各级政府把抗御水患放在十分重要的位置，特别加强洪涝灾害的防灾抗灾工作，但由于我国地域辽阔，洪涝成灾条件复杂，所以洪涝灾害的威胁远没能根除。近50年来，不但中小灾害频繁发生，而且发生多次重大灾害。据统计，每年全国洪涝灾害的受灾农作物面积200-2500万公顷，多数年份700-1500万公顷，重灾年达1500万公顷以上，特重灾年超过2000万公顷。如

34、1954年4-9月，我国东部地区连降暴雨，21个省（市、自治区）的1600万公顷农作物受灾，其中长江中下游和淮河、海河流域的皖、鄂、湘、赣、豫、冀7省受灾近1400万公顷，倒塌房屋1000多万间，死亡14400多人，减产粮食80多亿公斤，棉花400多万担，受灾人口6000多万，其中重灾灾民约4000万。又如1991年全国洪涝受灾面积达2460万公顷，灾害主要发生在淮河流域和长江中下游地区，受灾最重的安徽、江苏两省，农作物受灾面积1000万公顷，绝收184万公顷，受灾人口8514万，死亡1163人，倒塌房屋350万间，直接经济损失484亿元人民币。我国灾害分布广泛，但灾情区域分布和地区差异巨大。

35、我国地域辽阔，受气候、地形、水文以及社会经济等条件影响，不同地区洪涝灾害的轻重程度有明显差异。从区域分布看，全国大致分为两大区域：大兴安岭阴山贺兰山六盘山四川盆地苗岭以西，灾害活动较轻，形成的破坏损失轻微，为轻灾区；以东地区洪涝灾害活动比较频繁，形成的破坏损失比较严重，是我国主要洪涝灾害分布区。洪涝灾害除上述区域变化外，还发生复杂的地区变化，这主要表现在东部区域。洪水和雨涝灾害的空间分布除具有上述共同特点外，它们的地区分布还略有差异。洪水灾害的空间分布还表现出强烈的流域特征，重灾地区集中分布在主要江河接近下游和部分湖泊。雨涝灾害虽然受江河水系控制，但地形、地貌条件具有比洪水更强烈的作用，广东深

36、圳为洪涝多发区，因此我们模型系统的建立便以此为示范区。专题技术方案3.1 系统总体结构根据对自然灾害危险性和灾害损失研究的最新成果，结合财产保险的需求，在充分利用保险理赔过程中积累的保险损失数据的基础上，专题组建立了能够在财产保险领域逐步推广与应用的“财产保险防灾减损”原型系统。原型系统的总体结构简图如图3.1所示。在图3.1中可以看到，系统通过对灾害因子和环境因素（F）的分析，采用一些预测或实测的方法，结合3S(GIS、GPS和RS)技术，将预测或实测(P1)结果以灾害图层(D)的形式表现出来；同时，在保险理赔数据(C)分析得出的损失系数(P3)的基础上，保险公司的保险责任(I)也以保险责任

37、图层的形式体现出来；采用一些数学方法对图层(D)和图层(I)相互作用的结果进行运算，就可以对承灾体由于灾害产生的损失进行评估(P2)，得到财产损失评估结果(E)，最后，根据损失评估结果使用防灾减损功能(P4)进行防灾减损决策支持(DM)。图3.1 系统总体结构简图对系统总体结构简图进行初步细化，得到系统总体结构图3.2。如图3.2所示，系统中包括7个数据源或数据模块：GIS图层、灾害因子、灾害图层、保险责任数据、损失评估结果、保险理赔数据和决策支持。其中GIS图层是基础，灾害图层、保险责任数据和损失评估结果需要与GIS图层相结合，以图层的形式展现。GIS图层上包括点状信息、线状信息和面状信息三

38、种图层，如城市政府机构、金融机构、企事业单位、公检法机构等图层属于点状信息图层；城市道路、等高线、河流等图层属于线状信息图层；行政区划、绿地、湖泊等图层属于面状信息图层。将这些包含城市基本信息的图层按照地理坐标系进行配准，然后按照一定的顺序进行叠加，就形成了基础地理信息图层，它反映的是事物的基本空间属性。GIS图层信息将从电子地图供应商处获得。F灾害因子包括致灾因子和环境因素。所谓致灾因子是指导致灾害发生的触发因素。洪涝灾害的致灾因子是致涝水量，以及与致涝水量有关的致灾因素如降水量、降水历时、河流水情要素等。这里定义模型涉及到的致灾因子为降水量、灾害持续时间等；环境因素又可以称为孕灾环境，指灾

39、害作用的环境，包括地表特征（植被、建筑物分布）、地形指数（高度、宽度、坡度、坡向）和排水能力等。这里，降水量、灾害持续时间可以从气象部门的气象数据中获取，地表特征和排水能力从示范地区的遥感图和地下管网数据中提取，地形指数从DEM数据中获取。D灾害图层是致灾因子作用于环境因素上产生的结果，包括洪水淹没区域、洪水淹没水深、洪水淹没时间、灾害强度和模式。模式是对灾情的划分，专题研究的模式包括典型模式(5年一遇的降雨、10年一遇的降雨等)、暴雨模式、台风模式、暴雨台风复合模式4种。I保险责任数据包括保单数据和标的损失系数，其中保单数据来自保险公司业务库中的承保数据，而标的损失系数则是通过对C保险理赔数

40、据进行统计分析的结果。标的信息和标的损失系数构成了系统中的承灾因子（承灾因子就是当灾害发生时在致灾因子影响下发生明显变化而表现出的灾害特征的人文或自然要素）。C保险理赔数据来自保险公司业务库中的历史理赔数据。灾害图层和保险责任数据相结合，通过损失评估模型运算，得到E损失评估结果，对应灾害区域中各受损标的的损失情况，有两种展现形式：以保单为中心和以客户为中心。DM在决策支持部分课题组根据对防灾减损的一系列研究和原型系统实际运用的情况生成了水灾风险图、防洪预案或临灾快速反应方案，它具体的给出了防灾减损的措施。图3.2 系统总体结构图进一步的系统结构框架细化图如图3.3所示。图3.3系统总体结构细化

41、图通过对系统结构框架的细化，可以进一步将系统分解成为静态模型和动态模型两个部分，分别执行不同的功能，下面将对静态模型部分和动态模型部分进行阐述。3.2 静态模型系统的模型架构如图3.4所示。其中，致灾因子作用在环境（基础图层）上，系统通过基于DEM模型的预测方法，生成灾害图层；然后通过损失评估方法将灾害图层和保险责任数据结合进行分析，得到损失评估结果。图中圈内的区域就是静态模型，由其可见，静态模型反映财产保险防灾减损系统的静态结构，它是系统模型框架的基础，是实施预测和评估的前提。图3.4 系统模型框架3.2.1 图层介绍财产保险防灾减损静态模型主要包括三种图层，对应一个数据库。三种图层是基础图

42、层、责任图层和灾害图层，如图3.5所示。对应的是保险公司防灾减损中间数据库。图3.5 财产保险防灾减损静态模型基础图层对应模型框架的第一层中的环境因素部分，它的主要来源是国家测绘机构提供的不同比例尺的基础地理图层，为其它两个图层提供了基准信息。基础地理图层上包括点状信息、线状信息和面状信息三种图层，如城市政府机构、金融机构、企事业单位、公检法机构等图层属于点状信息图层，城市道路、等高线等图层属于线状信息图层，城市水系、行政区划等图层属于面状信息图层。将这些包含城市基本信息的图层按照地理坐标系进行配准，然后按照一定的顺序进行叠加，就形成了基础地理信息图层，反映的是事物的基本空间属性。图3.6 基

43、础图层图3.6显示的就是深圳罗湖区的基础图层的一角，可以选择显示各点状、线状、面状信息，如图中以不同的图标显示了罗湖区的政府机关、加油站、等高线等信息。可以通过点击左面的复选框隐藏对应的信息。责任图层对应的是模型框架中的保险责任数据，它是保险责任信息与地理信息的关联图层，它反映保险责任等与保险责任有关信息的地理分布情况。责任分布图层主要是点状信息图层，如财产保险标的的位置，客户的分布情况等。图层上的信息点与防灾减损中间库中的业务数据相联结，通过点击信息点，可以查询保险责任情况，如保险标的名称，所保的险类和险种，承保的单位以及保额、保费等保单基本信息。图3.7 责任图层图3.7显示的是与图3.6

44、相同区域的责任图层，从左栏中可以看出，图中显示的包括理赔信息、承保信息、客户信息和标的信息点。图3.8 责任图层与基础图层的结合图3.8显示的是责任图层与基础图层的结合，它有效的将理赔信息、承保信息、标的信息等保险责任数据与基础图层结合了起来。灾害图层反映水灾、风灾等灾害的地理分布情况。灾害图层主要是面状信息图层，如各个历史年度水灾分布情况等。这个图层主要根据预测的或实际的灾情信息进行计算，经过处理形成面状信息后，通过几何校正和处理与基础地理信息图层进行匹配和校准后，与基础地理图层进行叠加。图3.9 灾害图层、基础图层、责任图层的叠加图3.9显示的是3种图层的叠加，其中深蓝色的区域就是1993

45、年水灾淹没的部分区域，显然，落在这片区域中的黑色图标代表的标的就是遭受损失的标的。3.2.2 外部数据导入方法为了达到防灾减损的目的，系统需要与各合作方进行数据传递、接收和处理的工作。这些数据包括保险公司提供的保险数据、电子地图供应商提供的电子地图数据、遥感数据供应商提供的遥感数据、气象局信息服务中心提供的气象数据、水务局提供的水务数据、城管办排水处提供的雨水排水管线数据以及各支公司提供的防灾减损数据等。具体的外部数据导入方法框架图如下图所示：图3.10 外部数据导入方法一、保险数据保险公司提供保险数据：包括保险业务数据和保险客户数据，这些数据存放在Informix数据库中，通过SQL-Ser

46、ver的DTS转换工具进行自动数据转换，把保险业务数据和保险客户数据表导入到防灾减损中间库中。二、电子地图数据电子地图数据由电子地图供应商提供。电子地图有两种形式：图层文件形式（sdf，shp，dwg格式文件，包含图层数据和属性数据）和数据表形式（数据表中包含各点坐标及其属性信息）。通过Map工具，对图层文件进行坐标配准或选择适当的数据源（数据表形式），形成一个电子地图图层（点状图层、线状图层或面状图层），叠加到基础电子地图上。三、遥感数据遥感供应商提供遥感图像，对遥感图像的处理包括两个部分：一个是通过Map工具对遥感图像进行坐标配准，叠加到基础电子地图上；另外一个是通过对遥感图像进行信息提取

47、，获取地形数据，存入防灾减损中间库中。四、气象数据气象局信息服务中心以文本文件的格式提供气象数据。系统通过DTS转换工具提取各个气象站的气象信息到数据库中，然后根据泰森多边形降雨模型得到各个地区的气象信息，存入预测模型的参数数据表中，供模型建立和模型运算使用。五、水务数据水务局为系统提供水务数据，包括历史灾情信息和防洪堤垸属性。其中历史灾情信息以sdf格式的图层文件形式提供，通过Map工具，对图层文件进行坐标配准，形成一个电子地图图层（面状图层），叠加到基础电子地图上，供模型验证使用。从水务局得到的防洪堤垸属性信息是文字资料，由管理员手动录入，存入数据库中。六、雨水排水管线数据雨水排水管线数据

48、由城管办排水处提供。管线数据以shp格式的图层文件形式提供，通过Map工具，对图层文件进行坐标配准，形成一个电子地图图层（线状图层），叠加到基础电子地图上。通过使用排水模型，分析雨水排输管线分布情况，得到地图上特定区域的排水能力系数。七、支公司防灾减损数据支公司的防灾减损数据，包括市支公司领导分片定点信息、指挥系统信息和协同信息等，这些信息都以表格形式存在。系统提供录入界面，供管理员录入表格信息，并存入数据库中。3.2.3 数据库的设计系统使用SQL Server 2000作为中间数据库，其中存放了客户基本信息，业务基本信息，灾害基本信息，基本地理信息等，中间库中的数据来源包括业务系统，客户关

49、系管理系统、地理信息资料和可以得到的灾害实时或历史信息等。具体的数据库表设计和更详细的有关静态模型的说明请参见PICCFZJS-1-004-系统静态模型说明书。3.3 动态模型原型系统的动态模型反映财产保险防灾减损系统的动态过程，体现了原型系统功能实现的过程。动态模型的结构如图3.11所示，它包括灾情预测模型、损失评估模型、预案及应急方案三个部分。图3.11动态模型基本框架3.3.1 灾情预测模型作为防灾减损原型系统的可扩展智能处理子系统中的其中关键之一，灾情预测模型的基本方法就是根据GIS系统提供的地理图层，以及通过各种途径获取的灾情参数和其他灾情信息，预测灾害到来时的淹没区域、淹没水深和灾

50、害强度等。灾情预测需要从外部项取得数据，这些外部项包括电子地图供应商、气象部门、水务部门和遥感数据提供部门等。在处理方法中，系统按照不同种类的灾害模式进行分类研究，这样的研究结果更有针对性，也更加准确。系统最后生成不同模式下的灾害图层，供保险公司防灾减损工作参考，同时为损失评估输入必要的参数。3.3.1.1 技术路线灾情预测的技术路线如图3.12所示。大体上分为两步，运用DEM预测模型进行初步预测，得到中间结果采用神经网络修正模型进行中间结果修正，得到预测结果图3.12 灾害预测模型技术路线3.3.1.2 DEM预测模型根据气象、水文、水利等专业知识，利用GIS的空间分析技术，结合城市地理数据

51、库和灾害数据库，建立城市洪灾预测模型。城市洪灾预测模型是一个集城市地面高程模型、降雨模型、产汇流模型、排水模型和GIS的空间分析应用模块为一体的综合模型。数字高程模型(DEM)用于模拟城市地面的高低起伏，该模型是城市洪灾预测计算的基础；降水模型用于模拟和计算城市降雨的空间和时间分布；产汇流模型用于模拟地面径流的生成过程和汇积过程；排水模型则是根据城市地面排水方式计算城市排水量。DEM预测模型的框架如图3.13所示。图3.13 DEM预测模型框架图与其框架相对应，其预测的步骤如下所示。将等高线数据与遥感影像相结合，建立规则格网DEM(500m500m)根据气象观测站的地理分布建立降雨分布模型根据

52、遥感影像提取下垫面和植被分布状况建立产汇流模型根据地下管网数据，建立管网排水模型采用多流向的D8方法和基于GIS的“体积法”计算淹没情况一、将等高线数据与遥感影像相结合，建立规则格网DEMDEM数据主要由示范区域的高程数据（包括等高线数据和高程点数据）转化而来。课题组对高程数据进行了处理，使之转化为系统要求的规则格网型DEM数据。为了更直观地显示三维地表状况，系统采用了遥感影像配准技术。整个数据处理流程如图3.14所示。图3.14 DEM生成示意图按照图3.14所描述的步骤，经过等高线生成TIN、TIN转化为规则格网DEM、遥感影像与DEM配准以及DEM预处理4步，生成的DEM如图3.15所示

53、。图3.15经处理配准的DEM图二、降雨分布模型降雨量是模型中的主要驱动变量，是城市洪灾预测模型计算中最重要的输入数据。城市的降雨量随着降雨历时的长短而发生变化，具有时间上的不均匀性，而且同一时刻各地的降雨强度也不尽相同，表现了降雨空间分布的不均匀性。因此，在构建城市的降雨模型时，必须考虑降雨的空间和时间分布问题。城市洪灾大部分情况下是因暴雨形成的，因此为了体现降雨时间上的变化，本模型采用按时段预测，以小时为单位，可以根据某一时段内(如1小时或2小时)的降雨量预测可能产生的淹没区域。为了体现降雨空间上的变化，本模型根据示范区24个雨量观测站数据，采用泰森多边形插值方法，计算出各个规则单元的降雨

54、量。(荷兰气候学家AHThiessen提出的一种根据离散分布的气象站的降雨量来计算平均降雨量的方法，即将所有相邻气象站连成三角形，作这些三角形各边的垂直平分线，于是每个气象站周围的若干垂直平分线便围成一个多边形。用这个多边形内所包含的一个唯一气象站的降雨强度来表示这个多边形区域内的降雨强度，并称这个多边形为泰森多边形。) 如图3.16所示，蓝点代表雨量观测站, 蓝点所在的多边形为该雨量站所代表的泰森多边形，该多边形内的栅格元素值代表雨量观测站记录的降雨量。设第i站代表的面积为 , 雨量为, 则该法计算流域平均雨量的公式为 - 第i站代表面积占格网单元总面积的比值，称权重。图3.16雨量站生成的

55、泰森多边形图三、根据遥感影像提取下垫面和植被分布状况建立产汇流模型所谓产流，是指地表上各种径流成分的生成过程。地表上一个基本的水文单元的径流过程是由降雨、植被截留、地表下渗和管网排水的组合来控制。因此，从降雨开始到任一个时刻的产流过程可用下式表示： 其中为在t时刻地面径流深，为降雨强度，是植被截留率， f是下渗率，p是城市管网排水能力。降雨是形成径流的必要条件，没有降雨就不会有径流。但有了降雨，是否会形成径流还要取决于植被截留、下渗和管网排水能力等因素。在城市洪灾预测模型中，针对每一规则格网单元，如果 ，（，分别指该单元的降雨强度、植被截留率、下渗率和管网排水能力），则会产生径流，反之则没有。

56、城市地面产生径流后，各径流单元的出口断面汇集的过程称为汇流。模型采用多流向的D8方法确定各格网的水流方向，然后用“GIS”的体积法确定各单元汇积的水量。四、根据地下管网数据，建立管网排水模型城市排水系统是一个包含人工水力设施和天然排水网络的双重排水系统。该模型所用的数据集包括：地下排水管网、天然排水网络、透水和不透水面数据、植被分布。1. 下水管网城市的下水管网由雨水口、支管、干管、检查井及出水口等部分组成。排水能力主要取决于干管形状和直径大小。城市排水工程常用原形管道，采用曼宁方程计算下水管道的排水能力。城市的排水管道图如图3.17所示。 式中，为管壁粗糙率，、分别为过水断面面积、水力半径和

57、管底坡度。图3.17深圳市下水管网图(局部)2. 植被截留从遥感影像上提取植被分布信息，如图3.18所示。将植被分布图转化为相应栅格图，提取每一格网单元的NDVI(规一化植被指数)值。图3.18植被分布图植被截流采用下面的公式计算： c:为经验常数，取5，k为经验常数取23. 地表下渗从遥感影像中提取透水面和不透水面信息，如图3.19所示。考虑地表下渗情况，针对每一格网单元，如果属于透水区，则其地表下渗情况按下式计算，反之，则可忽略其地表下渗情况。图3.19透水和不透水面图 式中：为初始下渗率，取10，为稳定下渗率，取5，k为经验常数，取2。综合考虑管网排水、植被截流、地表下渗，每一格网单元的

58、排水能力采用下式计算。五、采用多流向的D8方法和基于GIS的“体积法”计算淹没情况城市地面产生径流后，各径流单元的出口断面汇积的过程称为汇流。模型采用多流向的D8方法确定各格网的水流方向，然后用“GIS”的体积法确定各单元汇积的水量。具体的方法描述如下：D8方法：（1）对所有的DEM边缘网格，赋予指向边缘的方向值（2）对（1）中未赋方向值的格网，计算对周围8邻域格网的距离权落差值（高程差/格网间距离）（3）确定具有最大落差值m的格网a、if m=0 and m只有1个，则用对应此最大值的方向值作为中心格网处的方向值。c、if m0 and m数量1，则在逻辑上以查表方式确定水流方向。d、if

59、m=0 and m数量1，则以这些0值所对应的方向值相加。（4）对没有赋以负值，0，1，2，4，128的每个格网，检查对中心格网有最大落差的邻域格网。如果邻域格网的水流方向值为1，2，4，128，且此方向没有指向中心格网，则此格网的方向值作为指向中心格网的方向值。（5）重复（4），直至没有任何格网能被赋以方向值，对方向值不为1，2，3，128的格网赋以负值。多流向的D8方法：D8方法假设格网的水只流向邻域格网中距离权落差最大的一个，与实际情况不符，多流向D8方法则按照梯度比分配从较高格网到相邻较低格网的流量。其中表示从格网i分配到格网j的流量部分 是无量纲常数表示从格网i到格网j的方向坡度（其

60、中x，y是格网的平面直角坐标）Z是格网单元的高程基于GIS的“体积法”该法首先找出DEM数据中的所有洼地，同时记录各个洼地的所有边界点，将各洼地的边界点的最小值点作为豁口点，根据地面径流由高向低流动的重力特性和地形起伏情况，分别填充各洼地，当洼地点水位到达豁口点时，考虑其邻近洼地，当邻近洼地水位还没达到豁口点时，其水位不再上涨，直到邻近水位上涨到豁口点时，其水位才开始继续上涨，每次上涨高度为设定的步长，对于每一洼地重复上述操作，计算各点的淹没高度。这种方法是根据径流总量与地面汇流区域的积水量相等的原理来模拟汇流的区域(即淹没区)和区域内每一点的淹没高度。 具体的求算公式用(*)式： (*)其中