動(dòng)態(tài)與觀點(diǎn)
今年第6號(hào)臺(tái)風(fēng)“煙花”登陸我國，導(dǎo)致浙江、上海、安徽等地發(fā)生城市內(nèi)澇、中小河流洪水等災(zāi)害，使國家和個(gè)人都蒙受了很大的損失。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，城市防汛排澇工作已經(jīng)成為了廣受公眾關(guān)注的話題。如何科學(xué)地開展防洪排澇工作，以提高城市防汛排澇能力，盡力減少人民生命財(cái)產(chǎn)和國家損失，是相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員亟待思考的問題。
兩大系統(tǒng)發(fā)揮預(yù)測功能
目前應(yīng)用在防汛排澇的技術(shù)主要包括地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）和建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）。其中，GIS是一種特定的空間信息系統(tǒng)，是在計(jì)算機(jī)硬、軟件系統(tǒng)支持下，對(duì)整個(gè)或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、儲(chǔ)存、管理、運(yùn)算、分析、顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng)。由于BIM技術(shù)具有可視化、數(shù)字化和信息化等特點(diǎn)，能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)營等過程的集成管理，有助于大力提升河道的運(yùn)維管理效率和管理能力，對(duì)提升我國河道工程建設(shè)與管理水平具有重要意義。
在防汛排澇應(yīng)用方面，GIS技術(shù)主要作用體現(xiàn)在以下方面：一是提供可視化化信息服務(wù)。利用GIS將具有時(shí)空特征的防汛信息（例如氣象信息、河道信息、降雨預(yù)報(bào)等）進(jìn)行有效整合，使洪水相關(guān)數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)相關(guān)模型融合起來，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的可視化。二是進(jìn)行洪水預(yù)測。利用GIS將相關(guān)的地形分布、地勢信息、降雨預(yù)報(bào)以及以往降雨數(shù)據(jù)進(jìn)行分析完成準(zhǔn)確預(yù)測。在降雨較急且降雨量較大時(shí)，還可以根據(jù)河段上游水量和河道工程信息預(yù)測洪水災(zāi)害，完成全河段區(qū)域具體水位的實(shí)際狀況預(yù)測。另外，還可以結(jié)合GIS空間分析，規(guī)劃救援人員以最快速度到達(dá)災(zāi)區(qū)、優(yōu)化救災(zāi)物資配置等，切實(shí)提高應(yīng)急處置能力。三是建立防汛預(yù)案。根據(jù)洪水預(yù)測的仿真模型，查看洪水演進(jìn)結(jié)果，針對(duì)性制定災(zāi)區(qū)人員緊急撤退方案，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)防洪，最大程度上降低洪災(zāi)損失和人員傷亡。四是洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)分析。GIS技術(shù)可以對(duì)洪災(zāi)數(shù)據(jù)、相關(guān)洪水理論分析結(jié)果以及相關(guān)社會(huì)因素進(jìn)行疊加分析，分析各種強(qiáng)度洪水出現(xiàn)的概率，以估計(jì)洪災(zāi)損失以及危險(xiǎn)性。
相對(duì)于GIS技術(shù)在防汛排澇方面發(fā)揮作用，BIM技術(shù)則主要應(yīng)用在水利工程中，其中水利工程包括防洪工程，BIM技術(shù)在防汛排澇的應(yīng)用主要體現(xiàn)在建造防洪系統(tǒng)，基于BIM的防洪系統(tǒng)主要用于實(shí)現(xiàn)泄洪，防止城市出現(xiàn)洪水淹沒街道的事故發(fā)生。BIM技術(shù)在大型防洪工程的應(yīng)用，能夠在方案決策階段提供完整、可追溯的沙盤模型，對(duì)不合理處及時(shí)修改，防止返工，節(jié)約成本，避免資源浪費(fèi)?；贐IM模型可生成相應(yīng)的工程量及進(jìn)度模擬，方便工程進(jìn)度管理，可大大提高水利工程信息化程度。
考慮到BIM模型具有直觀的三維效果和精準(zhǔn)的建筑參數(shù)，GIS具有公共的地理信息基礎(chǔ)和空間分析能力，二者的結(jié)合可以同時(shí)展示宏觀和微觀數(shù)據(jù)，運(yùn)用在水利中將使得水利工程建設(shè)趨于完美。BIM+GIS技術(shù)融合應(yīng)用的廣泛普及，拓寬了地理信息相關(guān)產(chǎn)品和技術(shù)的應(yīng)用范圍，同時(shí)也對(duì)地理信息產(chǎn)業(yè)未來的發(fā)展提出了更高要求。目前，二者集成在城市規(guī)劃、城市交通分析、城市微環(huán)境分析、市政管網(wǎng)管理、住宅小區(qū)規(guī)劃、數(shù)字防災(zāi)、既有建筑改造等諸多領(lǐng)域有所應(yīng)用，與各自單獨(dú)應(yīng)用相比，在建模質(zhì)量、分析精度、決策效率等方面都有明顯提高。
核心專利亟待加強(qiáng)布局
筆者經(jīng)過專利檢索后發(fā)現(xiàn)，目前，在防汛排澇方面約有2700件相關(guān)專利申請(qǐng)，其中實(shí)用新型專利申請(qǐng)大概為1700件，發(fā)明專利申請(qǐng)大概為800件，其中約230件獲得授權(quán)。經(jīng)過進(jìn)一步分析可知，基于GIS技術(shù)的專利申請(qǐng)約40件、基于BIM技術(shù)的專利申請(qǐng)約7件，而基于GIS+BIM技術(shù)的專利申請(qǐng)量較少，目前處于公開階段的專利申請(qǐng)僅1件，該專利申請(qǐng)已獲得授權(quán)。值得一提的是，基于BIM和GIS構(gòu)建的三維融合模型的專利技術(shù)，可以直觀、精確地反映洪水淹沒范圍，為水利工程的防汛決策提供有力的支持。
通過檢索分析可知，2019年和2020年，在防汛排澇方面的專利申請(qǐng)年均數(shù)量在400件左右，2021年1月至2021年7月，該領(lǐng)域相關(guān)專利申請(qǐng)不到50件，與去年同期的申請(qǐng)量相差較大。筆者分析，其中主要原因可能是受疫情影響，一些企業(yè)單位停工停產(chǎn)以及研發(fā)投入較少有關(guān)。不過，隨著各大企業(yè)單位有序地復(fù)工復(fù)產(chǎn)，在技術(shù)人員的不斷研究和探索中，防汛排澇方面的技術(shù)也會(huì)得到不斷的提升，相關(guān)專利申請(qǐng)量也將會(huì)穩(wěn)步提高。
在筆者看來，隨著科學(xué)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，將有更多的創(chuàng)新科技應(yīng)用到防汛排澇方面，防汛指揮人員可以據(jù)此及時(shí)掌握雨情、水情、汛情的變化，以對(duì)復(fù)雜多變的汛情快速作出響應(yīng)，提高城市防汛、搶險(xiǎn)的應(yīng)急水平，確保人民生命財(cái)產(chǎn)安全。
