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城市設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)分析范文1

關(guān)鍵詞：成績(jī)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)；OLAP；多維數(shù)據(jù)集；數(shù)據(jù)透視表；數(shù)據(jù)透視圖

中圖分類號(hào)：TP391文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-3044(2012)13-2944-05

The Design and Implementation of OLAP Data Warehouse of Student Score Analysis

HUANG Yu-da1,2，LI Xiang-qian2

(1.College of Computer Science and Technology，Southwest University of Science and Technology，Mianyang 621010，China；2. Information and Engineering Department，Zhoukou Vocational and Technical College, Zhoukou 466000, China)

Abstract: In response to the situation that a lot of student achievement data Stored in a transactional database are scattered, inconsistent, and independent,using Sql Server 2008 BI Business Intelligence platform and three-tier modeling approach to build an analysis-oriented student achievement data warehouse.The creating of multidimensional datasets，OLAP analysis ,and OLAP analysis results’showing by means of the pivottable and pivotchart of EXCEL 2007 front tool Provide strong support for Educational administrators in Decision analysis, the forecasting of teaching trend and the formulation of management measures.

Key words: score data warehouse; OLAP; multidimensional datasets; pivottable; pivotchart

目前，無論是與學(xué)生成績(jī)直接相關(guān)的教務(wù)管理系統(tǒng)還是與學(xué)生成績(jī)間接相關(guān)的學(xué)籍管理系統(tǒng)（存儲(chǔ)學(xué)生基本信息）和人事管理系統(tǒng)（存儲(chǔ)教師基本信息）等都已經(jīng)積累了大量數(shù)據(jù)。但對(duì)這些數(shù)據(jù)的使用平時(shí)基本上都限于一些單方面分析且難以被再次利用，不僅缺乏一些相應(yīng)技術(shù)對(duì)它們加以綜合分析[1]，而且這些系統(tǒng)由于相應(yīng)業(yè)務(wù)不同導(dǎo)致相應(yīng)的平臺(tái)、開發(fā)工具、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)等都不盡相同，可以說互相之間各自為政且缺乏科學(xué)、統(tǒng)一的協(xié)調(diào)和規(guī)劃。然而各院校為提高教學(xué)質(zhì)量，對(duì)大量教學(xué)決策信息的需求顯得更為迫切。另外，數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)是從歷史和發(fā)展的角度來組織和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)[2]，是面向主題且為決策分析提供服務(wù)，而且學(xué)生成績(jī)數(shù)據(jù)也比較符合數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)一些特征，如面向主題（成績(jī)分析）、相對(duì)穩(wěn)定（每學(xué)期一次考試）、隨時(shí)間變化（學(xué)年學(xué)期）等。因此將與學(xué)生成績(jī)相關(guān)的一些數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中大量歷史數(shù)據(jù)加以預(yù)

處理后載入數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，可充分利用其中的多維數(shù)據(jù)分析技術(shù)（如OLAP）及數(shù)據(jù)挖掘工具等對(duì)倉(cāng)庫(kù)中數(shù)據(jù)加以智能化分析處理，從而更好地為教學(xué)管理者提供決策服務(wù)。

本文采用微軟公司的Microsoft Visual Studio 2008中的Sql Server Management Studio平臺(tái)來構(gòu)建學(xué)生成績(jī)倉(cāng)庫(kù)，采用Microsoft Sql Server 2008中的Sql Server Business Intelligence Development Studio平臺(tái)工具來建立BI項(xiàng)目并實(shí)現(xiàn)多維數(shù)據(jù)集的創(chuàng)建、OLAP分析功能。

1成績(jī)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的三層建模

本文采用通用的自頂向下、逐步細(xì)化的倉(cāng)庫(kù)建模方式即三層建模，依次為：概念模型設(shè)計(jì)、邏輯模型設(shè)計(jì)、物理模型設(shè)計(jì)[3]。

1.1概念模型設(shè)計(jì)

概念模型設(shè)計(jì)是一種面向全局的、較高抽象層次上的設(shè)計(jì)，該階段主要任務(wù)是確定系統(tǒng)中主要主題域及其內(nèi)容[4]。考慮到學(xué)生成績(jī)特點(diǎn)及影響因素，該文把學(xué)生成績(jī)分析作為主題來建立成績(jī)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，倉(cāng)庫(kù)中包含學(xué)生學(xué)籍信息、課程信息、教師信息、班級(jí)信息、專業(yè)信息、系別信息、學(xué)年學(xué)期信息和學(xué)生成績(jī)信息共八個(gè)方面的數(shù)據(jù)，將學(xué)生成績(jī)作為關(guān)鍵性能指標(biāo)并將除學(xué)生成績(jī)信息以外的另外七個(gè)方面的信息作為維度數(shù)據(jù)，所有數(shù)據(jù)都分別來自學(xué)生學(xué)籍管理系統(tǒng)、教務(wù)管理系統(tǒng)和人事管理系統(tǒng)。

1.2邏輯模型設(shè)計(jì)

由于本文需建立的成績(jī)倉(cāng)庫(kù)的維度數(shù)并不是太多而且數(shù)據(jù)量并非很大即不會(huì)占用較多存儲(chǔ)空間，所以針對(duì)關(guān)系模式的定義以及較高查詢效率的需求，這里決定采用星型邏輯模型，如圖1所示。

圖1成績(jī)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)星型邏輯模型

1.3物理模型設(shè)計(jì)

目前由于大部分?jǐn)?shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)都是基于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)而且數(shù)據(jù)的最終管理及存放都是由相應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)來處理的，所以這里的物理模型設(shè)計(jì)就主要考慮關(guān)于物理數(shù)據(jù)庫(kù)的一些模型設(shè)計(jì)，如數(shù)據(jù)的索引、存儲(chǔ)及其結(jié)構(gòu)等[5]。

本文設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的核心數(shù)據(jù)庫(kù)是微軟的SQL SERVER 2008企業(yè)版關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。對(duì)實(shí)體表的主外鍵均建立索引以提高響應(yīng)速度。

2數(shù)據(jù)ETL過程實(shí)現(xiàn)

本文采用筆者所在工作單位—周口職業(yè)技術(shù)學(xué)院幾年來的學(xué)生成績(jī)相關(guān)數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)源。考慮到2007年以前尚未全面啟用教務(wù)管理系統(tǒng)、時(shí)間略顯倉(cāng)促及數(shù)據(jù)收集和預(yù)處理需花費(fèi)大量時(shí)間、精力，所以數(shù)據(jù)源范圍暫先定于信息工程系、機(jī)電系和財(cái)經(jīng)系三個(gè)系的07級(jí)、08級(jí)、09級(jí)學(xué)生成績(jī)數(shù)據(jù)。

2.1數(shù)據(jù)的抽取及清洗

在確定了成績(jī)倉(cāng)庫(kù)中事實(shí)表及各個(gè)維度表的具體結(jié)果模型之后，就需要以這些結(jié)構(gòu)模型為重要參考依據(jù)分別從各自對(duì)應(yīng)的業(yè)務(wù)型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中進(jìn)一步抽取相關(guān)數(shù)據(jù)并經(jīng)過預(yù)處理后再載入成績(jī)倉(cāng)庫(kù)。

數(shù)據(jù)的清洗主要是對(duì)數(shù)據(jù)中的雜質(zhì)、噪聲、不一致、不規(guī)范、遺漏等情況加以處理。一般應(yīng)視各自具體情況區(qū)別對(duì)待，不要一律刪除。比如對(duì)于某名學(xué)生，若有少量課程成績(jī)遺漏或出現(xiàn)0-100范圍外的個(gè)別噪聲數(shù)據(jù)則應(yīng)考慮取平均成績(jī)替代；若遺漏課程成績(jī)門數(shù)較多（4門以上）或因?qū)W籍異動(dòng)造成其數(shù)據(jù)無法有效參與比較，為保證分析的可靠性則應(yīng)考慮刪除。另外對(duì)于一些關(guān)于教師、課程、班級(jí)、專業(yè)維度信息數(shù)據(jù)的缺失或出現(xiàn)不一致的情況則進(jìn)一步核實(shí)后加以填充。如有重修或補(bǔ)考成績(jī)則均采用正考即首次成績(jī)。

2.2數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換

對(duì)于考查課中的“優(yōu)”、“良”、“中”、“差”四個(gè)層次，為了便于統(tǒng)一分析，應(yīng)向百分制轉(zhuǎn)換。這里對(duì)應(yīng)關(guān)系為：“優(yōu)”-90、“良”-80、“中”-70、“差”-50。此外，對(duì)于源數(shù)據(jù)表中各屬性名、類型及長(zhǎng)度都要統(tǒng)一設(shè)置并與成績(jī)倉(cāng)庫(kù)中對(duì)應(yīng)的維度表及事實(shí)表保持一致。

2.3數(shù)據(jù)的加載

上述各環(huán)節(jié)工作處理完畢后，接下來就是最后一步即數(shù)據(jù)的加載。首先在Sql Server 2008 Management Studio環(huán)境下建立一個(gè)名為“StudentMA”的數(shù)據(jù)庫(kù)，然后利用Sql Server中的數(shù)據(jù)導(dǎo)入功能將已整理好的8個(gè)數(shù)據(jù)表導(dǎo)入到新建的數(shù)據(jù)庫(kù)中，如圖2所示。在載入目標(biāo)成績(jī)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)后，還需根據(jù)星型邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)的具體設(shè)計(jì)來設(shè)置好各表主/外鍵并為其建立相應(yīng)索引。

3多維數(shù)據(jù)集的創(chuàng)建及OLAP技術(shù)的應(yīng)用

3.1多維數(shù)據(jù)集的創(chuàng)建

進(jìn)入Sql Server 2008 Business Intelligence Development Studio集成環(huán)境后，新建一個(gè)名為“學(xué)生成績(jī)多維分析”的Analysis Service即SSAS項(xiàng)目，然后使用“解決方案資源管理器”來分別創(chuàng)建項(xiàng)目的“數(shù)據(jù)源”、“數(shù)據(jù)源視圖”、“多維數(shù)據(jù)集”。其中“數(shù)據(jù)源”所對(duì)應(yīng)的連接字符串代碼為：

Provider=SQLNCLI10.1；Data Source=SWUST-573110AE0；

圖2預(yù)處理后數(shù)據(jù)源導(dǎo)入SQL SERVER 2008

Integrated Security=SSPI；Initial Catalog=studentMA

另外，為了滿足決策分析的需要，還需要再通過添加“平均成績(jī)”計(jì)算成員來新增度量值，新建的“平均成績(jī)”計(jì)算變量（avg? Score）所對(duì)應(yīng)的MDX語句為：

CREATE MEMBER CURRENTCUBE.[Measures].avgScore AS round([Measures].[Score]/[Measures].[Score計(jì)數(shù)],0), VISIBLE = 1；

創(chuàng)建后的多維數(shù)據(jù)集視圖如圖3所示。

圖3成功創(chuàng)建后的多維數(shù)據(jù)集

最后，對(duì)SSAS項(xiàng)目“學(xué)生成績(jī)多維分析”加以部署和處理操作，部署并處理成功的結(jié)果如圖4所示。

3.2多維分析及OLAP技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)

首先可利用SSAS自帶的“瀏覽器”功能進(jìn)行多維分析和OLAP操作[6]。在“瀏覽器”界面中，可根據(jù)用戶的OLAP處理要求來對(duì)創(chuàng)建的CUBE加以自由組合其中的維度，只需將左側(cè)窗口界面中的目標(biāo)對(duì)象如維度、維度成員、度量值成員等直接拖動(dòng)到窗口右側(cè)的顯示區(qū)域相應(yīng)位置后即可查看OLAP處理結(jié)果。如果要進(jìn)行數(shù)據(jù)篩選則需要將篩選條件所涉及到的相應(yīng)維度名或其成員值拖放到右側(cè)窗口上方的篩選字段指定區(qū)域。如圖5所示。

另外，由于Microsoft Excel 2007全面支持Sql Server2008的SSAS服務(wù)，目前其作為微軟前端展現(xiàn)工具中的一個(gè)重要組件已在商業(yè)智能方面得到了較為廣泛的應(yīng)用[7]。Excel 2007中的數(shù)據(jù)透視表和數(shù)據(jù)透視圖可直接訪問SSAS項(xiàng)目中對(duì)應(yīng)多維數(shù)據(jù)集，這樣就不必開發(fā)應(yīng)用程序即可快速而靈活地生成各種圖表及報(bào)表。因此可利用該組件來進(jìn)行多維分析并展現(xiàn)分析結(jié)果。

下面通過Excel 2007中的數(shù)據(jù)透視表來進(jìn)行多維分析。可在透視表窗口任意組合一些度量值和維度，直接拖動(dòng)到EXCEL表格模型的相應(yīng)行列中即可自動(dòng)生成所需表格數(shù)據(jù)。如果想以數(shù)據(jù)透視圖方式來展示數(shù)據(jù)則只需點(diǎn)擊工具欄中的柱狀小圖標(biāo)即可立即生成對(duì)應(yīng)的透視圖。在某些情況下，透視圖的顯示效果要比透視表會(huì)更加直觀，如圖6、7、8所示。

其中圖6為教師、課程、班級(jí)所有學(xué)年學(xué)期信息的匯總顯示，細(xì)節(jié)區(qū)域內(nèi)容為班級(jí)人數(shù)和平均分；圖7為信息工程系建筑設(shè)計(jì)技術(shù)專業(yè)在2009年第二學(xué)期教師、課程、班級(jí)及平均分信息匯總顯示；圖8為信息工程系道路橋梁工程技術(shù)專業(yè)在所有學(xué)年學(xué)期的教師、課程、班級(jí)及平均分信息匯總顯示。

圖4項(xiàng)目成功處理示意圖

圖5多維分析結(jié)果展示

圖6利用PivotTables功能在EXCEL前臺(tái)展示多維分析結(jié)果

圖7利用EXCEL前臺(tái)透視圖功能展示多維分析結(jié)果一

圖8利用EXCEL前臺(tái)透視圖功能展示多維分析結(jié)果二

4結(jié)束語

本文利用Sql Server 2008 Management Studio及Sql Server 2008 BI平臺(tái)成功構(gòu)建了學(xué)生成績(jī)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)并建立了數(shù)據(jù)集市，然后進(jìn)行了OLAP即聯(lián)機(jī)分析處理，最后利用Microsoft Excel 2007前臺(tái)工具中的數(shù)據(jù)透視表及數(shù)據(jù)透視圖組件對(duì)OLAP分析結(jié)果進(jìn)行了直觀展示，為管理者進(jìn)行科學(xué)決策分析提供了重要決策依據(jù)。另外，增加數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中的成績(jī)數(shù)據(jù)量以及對(duì)成績(jī)倉(cāng)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行深入挖掘分析將是筆者下一步主要研究?jī)?nèi)容。

參考文獻(xiàn)：

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[5]陳文偉.數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)與數(shù)據(jù)挖掘教程[M].北京:清華大學(xué)出版社,2006.

城市設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)分析范文2

關(guān)鍵詞：海綿城市；氣象概念；問題思考；池州市

中圖分類號(hào)：TU984

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：16749944（2017）12016004

1引言

隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化的發(fā)展，氣候變化對(duì)城市的影響日益顯現(xiàn)出來。我國(guó)相當(dāng)多的城市不僅面臨著缺水問題，還面臨著城市內(nèi)澇，每到夏季，受強(qiáng)降水侵襲，“城市看?！痹诙嗟爻霈F(xiàn)。城市建設(shè)帶來的水資源緊缺、水安全威協(xié)、水生態(tài)惡化等問題已成為當(dāng)下城市急需解決的難題。如何科學(xué)規(guī)劃城市的空間布局，使城市在遭遇氣象災(zāi)害時(shí)經(jīng)得住考驗(yàn)，值得我們思考。因此，海綿城市建設(shè)已成為新型城鎮(zhèn)化建設(shè)的迫切需求。

海綿城市是一種形象的表述，是指城市能夠像海綿一樣，在適應(yīng)環(huán)境變化和應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害等方面具有良好的“彈性”，下雨時(shí)吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時(shí)將蓄存的水“釋放”并加以利用[1]。自2015年4月國(guó)家啟動(dòng)海綿城市試點(diǎn)項(xiàng)目以來，目前全國(guó)海綿城市建設(shè)如火如荼。池州市作為全國(guó)首批海綿城市建設(shè)試點(diǎn)城市，各項(xiàng)建設(shè)順利推進(jìn)，一些建成的示范區(qū)，水患大為降低，減少了城市居民生命與財(cái)產(chǎn)損失。因此，有必要總結(jié)海綿城市建設(shè)中如何將城市氣象災(zāi)害減少到最低限度的成功經(jīng)驗(yàn)。鑒于海綿城市建設(shè)技術(shù)在國(guó)內(nèi)尚屬起步階段，示范項(xiàng)目建設(shè)和推廣實(shí)踐較少，筆者結(jié)合工作實(shí)踐，就海綿城市建設(shè)中的氣象問題進(jìn)行了探討。

2“海綿城市”中涉及的氣象概念

2.1雨水與降水

目前，我國(guó)城市排水基本上采取的是快排模式，雨水落到地面匯集后，通過地下管道排出。這種以“快速排除”和“末端集中”控制為目標(biāo)的建設(shè)模式[2]，往往容易造成逢雨必澇，澇旱急轉(zhuǎn)，雨水的循環(huán)利用考慮較少。建設(shè)海綿城市，就是利用工程措施解決雨水資源流失、城市內(nèi)澇災(zāi)害頻發(fā)等一系列問題，減少市政管網(wǎng)壓力和投資。優(yōu)先考慮把有限的雨水留下來，涵養(yǎng)城市水資源，補(bǔ)充城市地下水，促進(jìn)城市水循環(huán)。由此可見，海綿城市具有兩大功效：一是防治城市內(nèi)澇，二是雨水的收集利用。

顯然，這里的“雨水”實(shí)際上就是氣象上所說的降水。降水是水自然循環(huán)的重要環(huán)節(jié)，是地下、地表徑流的唯一源泉，也是人類水資源的唯一來源。建設(shè)海綿城市，首要問題就是要摸清楚城市降水的底，在防治城市內(nèi)澇和雨水收集利用上做文章。海綿城市依據(jù)的重要數(shù)據(jù)是城市水循環(huán)中自然降雨量的多少，這是涉及氣象的核心問題。

2.2年徑流總量控制率與設(shè)計(jì)降雨量

在《海綿城市設(shè)計(jì)技術(shù)指南》中，有兩個(gè)術(shù)語c氣象關(guān)系十分密切，即年徑流總量控制率和設(shè)計(jì)降雨量。

作為海綿城市的設(shè)計(jì)和考核指標(biāo)，年徑流總量控制率是根據(jù)多年日降雨量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析計(jì)算，通過自然和人工強(qiáng)化的滲透、儲(chǔ)存、蒸發(fā)（騰）等方式，場(chǎng)地內(nèi)累計(jì)全年得到控制（不外排）的雨量占全年總降雨量的百分比。而設(shè)計(jì)降雨量是為實(shí)現(xiàn)一定的年徑流總量控制目標(biāo)（年徑流總量控制率），用于確定低影響開發(fā)設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)模的降雨量控制值[3]，一般通過當(dāng)?shù)囟嗄耆战涤曩Y料統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)獲取，通常用日降雨量來表示。

2.3城市內(nèi)澇

海綿城市建設(shè)是針對(duì)城市內(nèi)澇現(xiàn)狀提出來的。城市內(nèi)澇是指在城市區(qū)域遭遇暴雨或短時(shí)強(qiáng)降水天氣后發(fā)生的氣象衍生災(zāi)害。當(dāng)城市地區(qū)降水量過多，超過其排水能力時(shí)，往往形成低洼地段積水，當(dāng)積水過深、范圍過大，影響到城市交通、居民生活和生產(chǎn)活動(dòng)時(shí)即形成內(nèi)澇氣象災(zāi)害。

根治內(nèi)澇的關(guān)鍵是要保護(hù)和恢復(fù)城市內(nèi)原有的河湖、濕地、坑塘等具有集水涵養(yǎng)功能的自然“海綿體”，通過科學(xué)規(guī)劃，完善城市排水防澇系統(tǒng)，打造人工濕地、雨水花園、下沉式綠地、“綠色”屋頂?shù)热斯ぁ昂＞d體”，就地蓄留和消化雨洪，提高城市防御內(nèi)澇的能力。

2.4暴雨強(qiáng)度公式

城市內(nèi)澇在很大程度上是由暴雨造成的。城市排水系統(tǒng)的工程預(yù)算和相關(guān)設(shè)施建設(shè)與其設(shè)計(jì)的流量，特別是暴雨形成的流量息息相關(guān)。一般說來，設(shè)計(jì)流量的合理計(jì)算依賴于所采用的暴雨強(qiáng)度公式的精準(zhǔn)程度，其計(jì)算結(jié)果直接影響城市排水工程的安全性與經(jīng)濟(jì)性。

暴雨強(qiáng)度公式是描述降雨量、降雨歷時(shí)和重現(xiàn)期三者之間數(shù)學(xué)關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)公式，它依據(jù)水文氣象頻率分析的理論，基于已有的降雨記錄數(shù)據(jù)，采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法得到的城市暴雨量、暴雨強(qiáng)度、降雨歷時(shí)、時(shí)間空間的分布等，是科學(xué)表達(dá)城市降雨規(guī)律的一種方法[4]。

目前我國(guó)城市建設(shè)所采用的暴雨強(qiáng)度公式多為20世紀(jì)80年代初期編制，受當(dāng)時(shí)氣象資料、觀測(cè)站點(diǎn)及計(jì)算條件所限，準(zhǔn)確性大大降低。近30年來，在氣候變暖的背景下，極端的暴雨頻率、暴雨強(qiáng)度和局地強(qiáng)降雨特征發(fā)生了變化，現(xiàn)行的暴雨強(qiáng)度公式已不能客觀反映當(dāng)?shù)乇┯甑膶?shí)際情況，因此，有必要重新修訂和編制適用性更強(qiáng)、精度更高的暴雨強(qiáng)度公式，以適應(yīng)“海綿城市”建設(shè)的需要。

2.5降水監(jiān)測(cè)和內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警

降水監(jiān)測(cè)是城市內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警的前提。由于城市各區(qū)域內(nèi)地形地貌不同，遭遇強(qiáng)降水時(shí)，各處的內(nèi)澇程度也不盡相同。因此，有必要開展易澇點(diǎn)的實(shí)地調(diào)查和研究，圈定易發(fā)洪澇及積澇點(diǎn)，劃分高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域。要利用區(qū)域自動(dòng)氣象站的實(shí)時(shí)雨量觀測(cè)數(shù)據(jù)分析雨情，為內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警提供參考依據(jù)。同時(shí)要根據(jù)強(qiáng)降水的監(jiān)測(cè)，及時(shí)強(qiáng)降雨臨近預(yù)報(bào)和城市內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警信息。

隨著海綿城市建設(shè)的深入，越來越多城市的氣象部門在開發(fā)研究以城市內(nèi)澇仿真模擬為基礎(chǔ)的城市內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警系統(tǒng)。在城市遇到強(qiáng)降水時(shí)，可根據(jù)自動(dòng)雨量站的逐時(shí)雨量、應(yīng)用數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品、雷達(dá)估測(cè)、預(yù)測(cè)降水產(chǎn)品等，結(jié)合城市河道、路面、地下管道等多種不同地理信息，模擬出城市積水深度，并實(shí)現(xiàn)城區(qū)分區(qū)預(yù)警，全面提升城市內(nèi)澇災(zāi)害的預(yù)報(bào)預(yù)警服務(wù)能力。

2.6城市干旱與缺水

城市缺水的主要原因是少雨干旱，此外，城市地面硬化面積的增加，使城市內(nèi)能夠涵養(yǎng)水源的綠地、濕地、河流、湖泊面積減少，破壞了自然水循環(huán)，加上地下水過度開發(fā)，城市水資源便會(huì)出現(xiàn)緊缺。

解決城市缺水問題，應(yīng)順應(yīng)自然，在確保城市排水防澇安全的前提下，最大限度地實(shí)現(xiàn)雨水在城市區(qū)域的積存、滲透和凈化，補(bǔ)充地下水、調(diào)節(jié)水循環(huán)。同時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)生態(tài)綠地等“海綿體”建設(shè)，涵養(yǎng)水資源。在干旱缺水時(shí)，可發(fā)揮“海綿體”的功效，讓這些涵養(yǎng)和蓄存的水資源能夠“釋放”出來，并加以利用。

當(dāng)然，在城市干旱缺水嚴(yán)重時(shí)，氣象部門開展人工影響天氣，選擇合適時(shí)機(jī)，適時(shí)啟動(dòng)增雨作業(yè)，在一定程度上也可緩解城市旱情和缺水問題。

2.7城市熱島效應(yīng)

城市熱島效應(yīng)，是指城市市區(qū)的氣溫高于郊外的一種氣候現(xiàn)象。由于城市的工業(yè)、公共設(shè)施與居民等耗費(fèi)大量燃料，使城市成為一個(gè)重要熱源。無論從早上到日落以后，市區(qū)的氣溫都比周邊地區(qū)高，相對(duì)于溫度較低的農(nóng)村，城市好像是一個(gè)“熱島”[5]。

減輕熱島效應(yīng)的關(guān)鍵是改造城市的生態(tài)環(huán)境，最有效的措施是增加城市的綠化面積，增加市區(qū)的水體容積，營(yíng)造新的小氣候。開展城市綠化既可美化環(huán)境，又可調(diào)節(jié)空氣溫度、濕度是改善城市氣候的途徑之一。城市水體的熱容量大，在吸收相同熱量的情況下，升溫值最小，表現(xiàn)出比其他下墊面的溫度低；水面蒸發(fā)吸熱，也可降低水體的溫度[6]，在一定程度上能夠緩解熱島效應(yīng)。

3池州市海綿城市建設(shè)分析

3.1自然氣候

池州市位于安徽省西南部，長(zhǎng)江中下游南岸，市域地形為東南高、西北低，自南向北呈階梯分布；境內(nèi)有三大水系十條河流，江河湖水面348.4 km2，占總面積的4%，水資源極為豐富。池州市屬暖濕性亞熱帶季風(fēng)氣候，季風(fēng)特征明顯，雨量充沛，但是自然降雨的季節(jié)分布卻極不均勻，根據(jù)池州地面氣象站的觀測(cè)資料發(fā)現(xiàn)，池州市每年2～11月均有暴雨發(fā)生，其中5～8月為暴雨多發(fā)時(shí)段，暴雨日數(shù)占全年的78.9%。近50年的氣象統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，池州市的年平均降水量為1556.1 mm，其中總暴雨1107 場(chǎng)次。由于其地理位置和環(huán)境十分復(fù)雜，天氣復(fù)雜多變，池州市降水年際變化大，春、夏季易澇、秋、冬季易旱，總的說來，旱、澇年份多于風(fēng)調(diào)雨順的年份。

3.2背景與現(xiàn)狀

作為中國(guó)第一個(gè)國(guó)家生B經(jīng)濟(jì)示范區(qū)，池州市擁有園林城市、森林城市的稱號(hào)，具有得天獨(dú)厚的“海綿城市”架構(gòu)，市區(qū)內(nèi)綠化面積大，水體容積大，水域面積占中心城區(qū)面積的11.7%，濕地面積達(dá)11 km2，天然“海綿體”碩大豐滿。然而，伴隨城市在短期內(nèi)的急劇擴(kuò)張，快速的城鎮(zhèn)化擠占河湖，城市建設(shè)侵占雨水通道和雨洪調(diào)蓄空間，河流行洪能力減弱；同時(shí)，由于城市排水系統(tǒng)不完善，原有城市排水管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏低，排水基礎(chǔ)設(shè)施滯后，嚴(yán)重降低了城市調(diào)蓄水量的能力，在遇有強(qiáng)降水條件下，無法及時(shí)排除地面積水。加上城區(qū)受到長(zhǎng)江洪水和上游山洪的雙重威脅，一方面，下游城區(qū)段直接受長(zhǎng)江水位頂托；另一方面，上游山洪未得到有效控制，澇情顯得尤為嚴(yán)重，城區(qū)內(nèi)不少易澇點(diǎn)往往不堪重負(fù)，積水成澇。

據(jù)池州防汛部門統(tǒng)計(jì)，近幾十年來，池州主城區(qū)多次發(fā)生水災(zāi)，內(nèi)澇嚴(yán)重時(shí)，中心城區(qū)易澇點(diǎn)高達(dá)200多個(gè)，主要積水區(qū)域有30多處，多表現(xiàn)為市政道路、居民小區(qū)積水，阻斷城市交通，帶來嚴(yán)重?fù)p失。由此可見，池州市海綿城市建設(shè)的重點(diǎn)是要解決好城市的內(nèi)澇問題。

3.3規(guī)劃目標(biāo)

為積極保護(hù)和改善城市環(huán)境現(xiàn)狀，引導(dǎo)海綿城市建設(shè)示范區(qū)及其他新建的建設(shè)項(xiàng)目實(shí)踐低影響開發(fā)建設(shè)模式，池州市在成功申報(bào)全國(guó)首批海綿城市建設(shè)試點(diǎn)城市過程中，制定了《池州市海綿城市建設(shè)水系及濕地規(guī)劃》，根據(jù)規(guī)劃，選取中心城區(qū)核心區(qū)域18.5 km2的范圍，輔之點(diǎn)、線示范，先行先試。示范區(qū)覆蓋池州市主要建成區(qū)（老城區(qū)）和典型新城區(qū)（天堂湖新區(qū)）。其中，老城區(qū)10.68 km2，占比57%；天堂湖新區(qū)為7.82 km2，占比42%。試點(diǎn)區(qū)域人口17.6萬人。同時(shí)，專門編制了3年實(shí)施計(jì)劃，計(jì)劃建設(shè)水生態(tài)水安全系統(tǒng)等5 大類117 個(gè)項(xiàng)目。到2017年底，示范區(qū)年徑流總量控制率72%，對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)降雨量24.2 mm/d，城市內(nèi)澇防治標(biāo)準(zhǔn)達(dá)30年一遇，城市防洪標(biāo)準(zhǔn)達(dá)100年一遇，基本建成現(xiàn)代雨水控制利用系統(tǒng)和海綿城市建設(shè)長(zhǎng)效管理機(jī)制。

此外，池州市天然擁有豐富的水系，城市內(nèi)河管道復(fù)雜，平天湖、天堂湖、月亮湖和秋浦河、白洋河、清溪河所構(gòu)成的“三湖三河”六塊“大海綿”，為池州市打造“海綿城市”提供了充足的自然優(yōu)勢(shì)，方便在降雨的時(shí)候充分將雨水留住。在這樣的前提條件下，通過科學(xué)規(guī)劃，優(yōu)質(zhì)施工，可以為雨洪創(chuàng)造足夠的蓄洪空間并進(jìn)行資源化利用，充分發(fā)揮自然海綿體系功能，既能在多雨時(shí)避免洪澇，又能在干旱時(shí)緩解缺水，真正構(gòu)建名副其實(shí)的“海綿城市”。

2017年6月綠色科技第12期

4海綿城市建設(shè)中的氣象思考

海綿城市建設(shè)是一個(gè)全新的課題，如何在海綿城市建設(shè)中更好地發(fā)揮氣象的作用，有如下思考。