谷歌软件在“7·21”洪水入淀水势分析中的应用

2013-10-20马玉霞

水科学与工程技术 2013年1期

侯越，马玉霞

（1.河北省大清河河务管理处，河北保定 071051；2.保定市水利水电勘测设计院，河北保定 071000）

1 软件介绍

谷歌地球（Google Earth，GE）是一款Google公司开发的虚拟地球仪软件，它把卫星照片、航空照相和GIS布置在一个地球的三维模型上。软件分为免费版和专业版两种，用户可通过下载到自己电脑上的客户端软件，免费浏览全球各地高清晰度卫星图片。其地貌影像的有效分辨率至少为100m（通常为30m），但其针对著名的风景区、建筑物群等给予了重点“照顾”，提供分辨率为1m和0.5m的高精度影像，视角高度为50m和350m，而白洋淀恰好处于此“照顾”区内，且于2011.10与2012.10做了两次高清更新，为“7·21”洪水入淀后分析其水势提供了有力的图像数据支持。

2 应用介绍

对于使用免费版的客户，其与专业版的差别主要在于测量不规则区域的周长、面积，兼容GPS、GIS等地理数据的导入，google SketchUp的建模设计，以及高质量的打印、抓图。下面简单介绍如何注册：

第一步：下载谷歌地球7.0官方正式版并安装。第二步：打开谷歌地球后点击工具栏中的Ruler按钮，继续点击Pro按钮并点击“立即升级”，这时将弹出网页点击网页右侧的Buy Google Earth pro后，点击Try for free，当填好相应的信息后，就会拥有免费7d试用的主页版KEY，当然也可以付费成为专业版拥有者。

3 数据采集录入

“7·21”洪水到来之前，已从北支入淀口留通桥束窄段开始至圈头、端村、府河入淀口、光淀张庄、王家寨、大张庄、新码头、东关码头、邵庄子、郭里口等15处设立了水尺，采集了GPS坐标，如表1。

把GPS点数据使用添加地标功能键到软件中，为以后分析做好准备，洪水入淀后开始记录水位数据，并把当时3次沿水流逆向而上的沿途记录的关键点1～7号GPS点数据录入以分析备用，如表2。

表1 GPS点数据汇总

表2 GPS点数据汇总

4 绘制洪水水势走向图

通过以上采集录入的数据，绘制洪水水势走向图，点击“添加路径”功能键，输入名称；点击“样式／颜色”选择颜色为红色，宽度按照洪水的流量1∶10的比例输入，比如当时入淀时留通桥的流量为200m3/s，则在此输入20，以此类推，就能把洪水的根系发散型状表现出来，所以水流变化的关键点数据录入不能马虎。通过数据对比和现场照片分析，绘制出了水势走向的示意图。

5 分析应用

5.1 流向、流量、时间分析

“7·21”洪水由白沟引河入淀后，到达留通大桥。由于留通大桥地处天然河道束窄段，下游河床中间的沙丘及大量树木和围埝造成洪水不能迅速下泄，以致留通桥的水位发生返涨0.1～0.2m。分析原因主要是1、2号点的围埝造成，经过水流冲刷和人工开口才得以下降，但束窄段上下游水位变化不大，基本下游比上游水位高0.03m。当水流到达3号点后流向水位尺6、水位尺4后，由于旅游景点和围埝的原因，分流水位尺7方向的水量开始减少，并且2012年7月24日至8月4日，此方向的水位变化并不明显，其大部分流量流向水位尺11～13号开阔淀南区域，并伴随着向南向东开始慢慢减少。

其中有两个特别的区域需要以后关注，水位尺1点至水位尺2点是府河小流量来水与北支入淀水量的汇聚区域并形成了相持；水位尺3号点为新码头区域水位上涨最快，北支来水的水位上涨反应时间为12h，水位尺2、4、5、7、8、9为24h，水位尺10～13均为48h。

5.2 库容与水面变化分析

水库水位～水面面积关系和水库水位～库容关系是水库的两项基本技术资料，一般由实测库区地形图量算得出。为了便于查用，通常制成关系表或关系曲线的形式。分析水库水位～库容曲线，可以发现，从水库水位～库容曲线上，能推求出水面面积，并同时得出该级水位的平均水深。由于实测库区地形图都很复杂，专业版的谷歌地球可以把这一项工作变得简单化，同样是一个水面区域，2011年10月白洋淀在引黄补淀之前水位在7.0m以下，2012年10月5日白洋淀水位在8.2m，2012年10月的水面比2011年10月全比例偏移至9m，新码头的栈桥都已被水淹没，以此可得到水位与水面的关系曲线，但由于白洋淀的地形复杂计算，其库容此应用不如单一的水库简单。