唐堯 王立娟 賈虎軍 靳曉 馬國超

近些年來由于國內(nèi)化工園區(qū)趕上了國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的快車道，園區(qū)建設(shè)方興未艾，其在當(dāng)?shù)卣猩桃Y、優(yōu)化資源配置的同時(shí)，它也屢屢誘發(fā)火災(zāi)爆炸、水體大氣污染等一系列的安全及環(huán)境問題，這不僅危害當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境，也威脅著園區(qū)附近居民的人身及財(cái)產(chǎn)安全?；@區(qū)通常擁有多個(gè)重大危險(xiǎn)源，一旦發(fā)生事故，很可能引發(fā)災(zāi)難性的多米諾事故連鎖效應(yīng)，應(yīng)急消防救援也面臨著諸多掣肘。

隨著化工園區(qū)建設(shè)規(guī)模和生產(chǎn)存儲(chǔ)裝置的大型化，園區(qū)企業(yè)高度集中，傳統(tǒng)、常規(guī)的技術(shù)手段難以根治安全生產(chǎn)防控缺位、失效甚至造假舞弊的痼疾，固有安全防控模式已經(jīng)不能適應(yīng)化工園區(qū)快速發(fā)展的需要，園區(qū)事故時(shí)有發(fā)生?，F(xiàn)代社會(huì)注定要與?；凤L(fēng)險(xiǎn)共舞，如若不采取有效安全防控措施，降低化工園區(qū)重大危險(xiǎn)源風(fēng)險(xiǎn)，社會(huì)公眾安全將無從保障。國產(chǎn)高分遙感影像數(shù)據(jù)具有大面積同步觀測范圍廣，獲取信息速度快、周期短，低成本的特點(diǎn)，本文將高分遙感技術(shù)引入園區(qū)安全防控領(lǐng)域，以“高分+”為基礎(chǔ)，利用GIS分析等技術(shù)，從宏觀視角，進(jìn)一步研究和開發(fā)化工園區(qū)危險(xiǎn)源監(jiān)控新技術(shù)，對促進(jìn)化工園區(qū)安全管理，消防應(yīng)急救援，預(yù)防和控制化工園區(qū)重特大事故，減少重特大事故發(fā)生概率及造成的損失具有重大意義。

化工園區(qū)安全防控現(xiàn)狀分析

據(jù)“中國石化聯(lián)合會(huì)化工園區(qū)工作委員會(huì)”資料數(shù)據(jù)，到2014年年底，我國重點(diǎn)化工園區(qū)或以石油和化工為主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)的工業(yè)園區(qū)共有381家。其中，國家級化工園區(qū)（包括國家級經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)、國家級高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)）共有42家，省級化工園區(qū)221家，地市級化工園區(qū)118家。近年來化工園區(qū)總體呈現(xiàn)突發(fā)事故易發(fā)高發(fā)趨勢，園區(qū)的安全生產(chǎn)形勢總體不容樂觀。如2015年8月12日發(fā)生的天津?yàn)I海新區(qū)化工園區(qū)基地火災(zāi)爆炸事故（造成165人遇難，798人受傷，直接經(jīng)濟(jì)損失68億元），2016年4月22日發(fā)生的江蘇靖江化工園區(qū)火災(zāi)事故，2016年11月19日河北衡水天潤化工車間甲硫醇中毒事故（造成3人死亡、2人受傷），2017年7月12日，四川宜賓江安縣陽春工業(yè)園區(qū)發(fā)生爆燃事故，造成19名工人死亡，12人受傷，2018年11月28日，河北張家口盛華化工有限公司發(fā)生氯乙烯重大爆燃事故，導(dǎo)致23人死亡的慘重結(jié)果。以上種種，不勝枚舉，均給人民的生命健康和財(cái)產(chǎn)安全帶來了極大的損失。因此做好預(yù)防危險(xiǎn)化學(xué)品事故為主的園區(qū)安全防控工作顯得極為重要。

目前我國化工園區(qū)安全防控存在著諸多問題：①園區(qū)建設(shè)安全規(guī)劃缺乏，園區(qū)企業(yè)布局不合理、企業(yè)準(zhǔn)入機(jī)制不健全，園區(qū)安全監(jiān)管執(zhí)法機(jī)構(gòu)尚未有效運(yùn)行；②大部分的化工園區(qū)安全防控手段及配套設(shè)施還相對滯后，監(jiān)控平臺多數(shù)處于初級階段，既有的常規(guī)安全防控技術(shù)手段與模式，難以適用于園區(qū)規(guī)模化、快速化發(fā)展所要求的安全防控新形勢；③在園區(qū)事故發(fā)生后的應(yīng)急逃生和消防救援方面，尚未形成經(jīng)濟(jì)高效的區(qū)域性事故應(yīng)急救援能力。鑒于以上種種現(xiàn)狀，本文嘗試將國產(chǎn)高分遙感技術(shù)引入到安全生產(chǎn)監(jiān)管領(lǐng)域，探索“高分+GIS+消防+危化”在化工園區(qū)安全管理防控中的應(yīng)用，為當(dāng)?shù)卣皥@區(qū)安全管理部門提供宏觀決策依據(jù)，降低盲目性、提高科學(xué)性。

研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)源

本文研究區(qū)位于四川省西南部，行政上隸屬于樂山市，是國家安監(jiān)局發(fā)布的全國60個(gè)危險(xiǎn)化學(xué)品重點(diǎn)縣之一。該區(qū)北鄰成都，東接內(nèi)江、自貢，順岷江而下，可達(dá)宜賓、瀘州、重慶和長江三峽，西接攀枝花、西昌，距樂山城區(qū)約20千米。研究區(qū)面積約470平方千米，區(qū)內(nèi)化工園區(qū)重點(diǎn)以磷化工、硅材料及稀土產(chǎn)業(yè)為主，同時(shí)帶動(dòng)發(fā)展機(jī)電加工等產(chǎn)業(yè)，是四川省重點(diǎn)培育的成長型特色產(chǎn)業(yè)園區(qū)，目前研究區(qū)針對化工園區(qū)實(shí)行統(tǒng)一規(guī)劃，分步實(shí)施，形成完整的循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈條，正朝著“一區(qū)、一軸、兩園”的工業(yè)布局結(jié)構(gòu)方向發(fā)展。

本文影像數(shù)據(jù)源采用2016年7月11日的高分二號衛(wèi)星數(shù)據(jù)及2010年11月14日的高分影像（Digital Globe衛(wèi)星）。選取的影像時(shí)相較新，云雪面積小于5%，植被覆蓋率低于40%，影像多光譜波段數(shù)據(jù)分辨率為4m，融合全色波段后空間分辨率高達(dá)1m。對區(qū)內(nèi)影像數(shù)據(jù)源進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，具體包括大氣校正、輻射校正、正射糾正、圖像融合、圖像鑲嵌、圖像配準(zhǔn)及影像裁剪等步驟，獲取區(qū)內(nèi)高分遙感影像地圖。

基于“高分+”的化工園區(qū)安全防控GIS應(yīng)用

當(dāng)前在國家大力推動(dòng)化工企業(yè)“退城入園”的大背景下，化工園區(qū)承載著更多的經(jīng)濟(jì)使命和社會(huì)使命，其健康發(fā)展對于推動(dòng)化工產(chǎn)業(yè)資源整合，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，形成規(guī)模化協(xié)同效應(yīng)至關(guān)重要。高分遙感技術(shù)具有高時(shí)相、低成本、大范圍、周期監(jiān)測優(yōu)勢，因此，利用國產(chǎn)高分遙感影像獲取化工園區(qū)空間位置、危險(xiǎn)源、園區(qū)路徑及其通達(dá)性，將“高分+”應(yīng)用于園區(qū)應(yīng)急救援逃生路線分析，解決園區(qū)事故發(fā)生后迫切需要開展應(yīng)急消防救援及安全逃生路徑指導(dǎo)需求。

（一）化工園區(qū)空間位置及危險(xiǎn)源識別

1.化工園區(qū)空間位置識別

高分遙感可快速直觀地獲取化工園區(qū)及危險(xiǎn)源的空間位置展布信息。利用國產(chǎn)高分辨率對地遙感數(shù)據(jù)對研究區(qū)內(nèi)進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測，依據(jù)規(guī)模較大的化工園區(qū)的遙感影像特征建立辨識模型，自動(dòng)識別疑似園區(qū)目標(biāo)，并輔以人工識別對疑似的化工園區(qū)目標(biāo)進(jìn)行篩選。之后依據(jù)現(xiàn)場信息采集驗(yàn)證提取結(jié)果，進(jìn)一步完善提取模型，探索建立基于國產(chǎn)高分遙感數(shù)據(jù)的化工園區(qū)監(jiān)測方法。

由于化工園區(qū)通常由諸多建筑組成，建筑屋頂以藍(lán)色調(diào)居多，影像呈規(guī)則狀的藍(lán)色、藍(lán)灰色，且顏色分布較均勻，同時(shí)園區(qū)內(nèi)部及周邊常有橫豎明顯的道路，且光譜反射率較高，影像上呈亮白色，紋理清晰；另外化工園區(qū)形狀一般較為規(guī)則，與周邊地物邊界比較清晰，呈矩形、多邊形外形，園區(qū)的尺寸較大，一般為周邊居民房屋或小區(qū)的5～8倍，往往有重要交通干線通往園區(qū)，有時(shí)沿河或沿江展布。本文依據(jù)部分已知化工園區(qū)為典型，從顏色、紋理、形狀、尺寸等角度分析園區(qū)高分遙感影像特征，提取了研究區(qū)內(nèi)化工園區(qū)的空間位置展布信息（圖1左），研究區(qū)內(nèi)共有A、B、C、D、E五個(gè)重要化工園區(qū)。

2.化工園區(qū)危險(xiǎn)源識別

化工園區(qū)是園區(qū)企業(yè)生產(chǎn)、加工、儲(chǔ)運(yùn)?；锲返膱鏊?，通常存在大量的重大危險(xiǎn)源。因此，在識別化工園區(qū)空間位置基礎(chǔ)上對園區(qū)內(nèi)危險(xiǎn)源進(jìn)行準(zhǔn)確識別、精準(zhǔn)定位就顯得十分必要，從而保證了后續(xù)危險(xiǎn)源監(jiān)測、應(yīng)急逃生與消防救援做到有的放矢。

化工園區(qū)內(nèi)的重大危險(xiǎn)源由于其外建筑涂彩影響，色調(diào)常呈藍(lán)色、灰白色，形狀多為圓形、矩形，常陣列排列或規(guī)則展布，周邊有規(guī)則的道路相連。本文以高分遙感影像為依據(jù)，以前節(jié)識別的化工園區(qū)D為例，參閱國家發(fā)布的《危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源辨識》（GB 18218—2018）及化工園區(qū)安全設(shè)計(jì)相關(guān)資料，開展了化工園區(qū)危險(xiǎn)源識別應(yīng)用（圖1右），D化工園區(qū)危險(xiǎn)源包括化學(xué)品庫、硅粉倉庫、大型罐體、變電站等11處。通過對各處危險(xiǎn)源的事故機(jī)理、事故概率、可能的事故后果及嚴(yán)重程度等分析，劃分了危險(xiǎn)源危害程度等級（1級5處，二級6處），以此作為園區(qū)事故安全防控的重點(diǎn)選評依據(jù)。

（二）園區(qū)重大危險(xiǎn)源監(jiān)測

基于高分遙感影像的重大危險(xiǎn)源監(jiān)測主要是指通過采用不同時(shí)間段的高分遙感數(shù)據(jù)，智能化監(jiān)控化工園區(qū)危險(xiǎn)源規(guī)模數(shù)量、地理位置及周邊環(huán)境變化，及早發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)源爆炸、火險(xiǎn)等災(zāi)害隱患，采取相應(yīng)的安全防控對策舉措。

以2010年與2016年兩個(gè)時(shí)相的化工園區(qū)的高分影像為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源，智能化結(jié)合目視解譯分別獲取了2個(gè)時(shí)期的園區(qū)危險(xiǎn)源規(guī)模數(shù)量、地理位置等信息，通過監(jiān)測化工園區(qū)周邊發(fā)現(xiàn)：2016年較之2010年，在園區(qū)的西北地區(qū)，新增了三塊面積不一的區(qū)域（圖2），且對新增區(qū)域進(jìn)一步解譯發(fā)現(xiàn)，區(qū)內(nèi)新增了硅粉倉庫、氯瓶間、加氯間等4處重大危險(xiǎn)源，因此，應(yīng)分析量算其危險(xiǎn)源間相互距離是否滿足安全防護(hù)規(guī)范，同時(shí)針對危險(xiǎn)源類型做好相應(yīng)安全防控措施。

圖1 研究區(qū)化工園區(qū)及危險(xiǎn)源空間分布示意圖

圖2 研究區(qū)化工園區(qū)重大危險(xiǎn)源監(jiān)測圖

（三）園區(qū)企業(yè)通達(dá)性分析

根據(jù)墨菲法則，凡是會(huì)出錯(cuò)的事物一定會(huì)出錯(cuò)。因此化工園區(qū)重大危險(xiǎn)源監(jiān)管必須警鐘長鳴，且還應(yīng)做好應(yīng)急響應(yīng)（應(yīng)急逃生救援分析及消防應(yīng)急救援分析）的準(zhǔn)備。國產(chǎn)高分遙感影像能以最直觀、最真實(shí)的形式展現(xiàn)城市與郊區(qū)的地形地貌，因此通過對高分遙感數(shù)據(jù)的直接閱讀與分析，可以獲取城郊通往化工園區(qū)及區(qū)內(nèi)重要化工企業(yè)的空間位置及主要交通路徑信息，開展通達(dá)性分析，為后續(xù)應(yīng)急逃生救援與消防救援提供基礎(chǔ)地理依據(jù)。

園區(qū)通達(dá)性分析具體包括，以高分遙感影像為依據(jù)，基于“高分+GIS”，提取級別為國道、省道、縣道或道路寬度超過6米的道路，并以道路交叉位置設(shè)置相應(yīng)節(jié)點(diǎn)，分別將其通達(dá)性權(quán)重設(shè)為4、3、2、1；同時(shí)提取研究區(qū)周邊醫(yī)院、學(xué)校、加油站等敏感對象信息，綜合考慮到醫(yī)院與學(xué)校人員密集、車流量較大，途經(jīng)的路徑通達(dá)性權(quán)重均減0.5，而加油站擁有補(bǔ)給作用，途經(jīng)的道路通達(dá)性權(quán)重加0.5。綜上，依路徑通達(dá)性權(quán)重系數(shù)，利用GIS技術(shù)分析了研究區(qū)內(nèi)各化工園區(qū)區(qū)域相互通達(dá)性（圖3），路徑通達(dá)性越好，則通達(dá)性權(quán)重系數(shù)越大，通行條件也越順暢。

（四）應(yīng)急逃生救援分析

化工園區(qū)災(zāi)害事故具有突發(fā)性強(qiáng)、波及范圍廣、應(yīng)急救援困難等特性，災(zāi)難性事故一旦發(fā)生，地面監(jiān)控與人員通信極有可能陷入癱瘓。如何把控事態(tài)救援全局，快速制定救援路徑方案，并在第一時(shí)間把救護(hù)機(jī)構(gòu)送抵事故點(diǎn)，及時(shí)開展生命救援成為災(zāi)害救援的重中之重。高分遙感影像具有分辨率高、清晰度高、真實(shí)直觀展示園區(qū)及周邊地形的特點(diǎn)，利用“高分+GIS”為救護(hù)機(jī)構(gòu)選擇一條最佳路徑（最快最省時(shí)路徑），為生命救助提供安全通道。

圖3 研究區(qū)化工園區(qū)通達(dá)性分析

利用高分遙感技術(shù)宏觀直觀特點(diǎn)，綜合化工園區(qū)及區(qū)內(nèi)企業(yè)的主要交通路徑信息，結(jié)合各道路寬度、等級、沿線醫(yī)院、加油站、學(xué)校等設(shè)施內(nèi)容，以研究區(qū)D化工園區(qū)為例，嘗試開展了化工園區(qū)應(yīng)急逃生救援路徑初步分析。具體包括：首先設(shè)定園區(qū)某危險(xiǎn)源發(fā)生火災(zāi)或爆炸事故，險(xiǎn)情暫設(shè)為一般級別，離之最近的西壩醫(yī)院首先接到救援請求。以高分二號遙感影像為底圖，D園區(qū)主入口為終點(diǎn)，西壩醫(yī)院為起點(diǎn)，結(jié)合路徑通達(dá)性分析結(jié)果，綜合考慮通道道路的寬度、距離、擁堵狀況，沿線加油站（油料補(bǔ)給）等信息，采用最優(yōu)路徑分析算法，快速獲取此級別事故狀態(tài)下的消防救援路徑（圖4中細(xì)線所示），動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)指導(dǎo)醫(yī)療救援快速到達(dá)。

若醫(yī)療人員抵達(dá)事故現(xiàn)場時(shí)發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有醫(yī)療人員與設(shè)備難以滿足現(xiàn)場救援需求，急需區(qū)內(nèi)其他救援力量增援。此刻再次基于高分遙感影像底圖，以周邊的區(qū)中醫(yī)院與區(qū)人民醫(yī)院（區(qū)內(nèi)二甲醫(yī)院）為起點(diǎn)，D園區(qū)消防入口為終點(diǎn)，重新獲取應(yīng)急逃生路徑（圖4中紅線所示），實(shí)時(shí)指導(dǎo)增援醫(yī)療救援力量到達(dá)路徑，并可沿路獲得油料補(bǔ)給。

（五）消防救援分析

事故發(fā)生后，為便于消防機(jī)構(gòu)盡快達(dá)到并開展救援，須找到一條最佳路線。充分利用高分遙感影像具有高分辨率、高清晰度等優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)化工園區(qū)消防救援演練相關(guān)應(yīng)用管理。本文選取化工園區(qū)D為典型示范園區(qū)，基于“高分+消防”進(jìn)行消防救援演練分析，假設(shè)D園區(qū)某危險(xiǎn)源發(fā)生一般火災(zāi)或爆炸事故，轄區(qū)消防部門接到報(bào)警，首先接受出警任務(wù)的為離其最近消防中隊(duì)。此時(shí)，基于高分遙感影像底圖，以消防中隊(duì)為起點(diǎn)，D園區(qū)消防入口為終點(diǎn)，利用高分遙感提取的通達(dá)性路徑，綜合考慮路徑寬度、路況、距離、擁堵狀況、節(jié)假日，沿線醫(yī)院（避開應(yīng)急逃生救援）、加油站（油料補(bǔ)給）等信息，采用最優(yōu)路徑分析，快速獲取此級別事故狀態(tài)下的消防救援路徑（圖5中細(xì)紅線所示），動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)指導(dǎo)消防中隊(duì)的到達(dá)路徑。

如若災(zāi)情升級，達(dá)到嚴(yán)重或非常嚴(yán)重級別，僅憑現(xiàn)有人員或裝備難以判定撲滅災(zāi)情，急需消防力量增援。此時(shí)，再次，基于高分遙感影像底圖，以周邊其他消防隊(duì)伍駐地為起點(diǎn)（本例中周邊消防力量均需由高速增援，故設(shè)高速路口為起點(diǎn)），D園區(qū)消防入口為終點(diǎn)，重新獲取消防救援路徑（圖5中粗紅線所示），實(shí)時(shí)指導(dǎo)增援消防力量到達(dá)路徑，并沿路獲得油料補(bǔ)給，同時(shí)避開醫(yī)院的應(yīng)急逃生救援路徑。

（六）事故影響范圍分析

圖5 化工園區(qū)D消防救援演練路徑示意圖

圖6 化工園區(qū)事故影響范圍分析示意圖

當(dāng)化工園區(qū)突發(fā)火災(zāi)、爆炸等事故時(shí)，必須考慮事故的影響范圍。一般來說，一個(gè)化工園區(qū)內(nèi)有若干重大危險(xiǎn)源，而每一個(gè)危險(xiǎn)源都對應(yīng)有一個(gè)死亡半徑、一個(gè)輕傷半徑及事故破壞半徑，每個(gè)半徑均對應(yīng)一個(gè)圓形的區(qū)域，即為不同程度下的事故影響范圍。

本文以高分影像數(shù)據(jù)為底圖，基于“高分+危險(xiǎn)源”，以化工園區(qū)D為例，結(jié)合園區(qū)內(nèi)危險(xiǎn)源液氨及其相關(guān)物質(zhì)，參閱2012版《危險(xiǎn)化學(xué)品安全生產(chǎn)許可證辦理審核附錄》及歷史液氨發(fā)生蒸汽云爆炸事故影響結(jié)果，分別設(shè)定D園區(qū)內(nèi)危險(xiǎn)源死亡半徑、輕傷半徑及事故破壞半徑，利用GIS空間疊加分析，分別表示整個(gè)化工園區(qū)D的綜合事故影響范圍及影響程度（重度、中度與輕度），如圖6所示，進(jìn)而為救援方案的制定提供決策支持，指導(dǎo)事故救援及人員撤離。同時(shí)，依據(jù)園區(qū)事故影響范圍內(nèi)的人口與財(cái)產(chǎn)密度，預(yù)測死亡人數(shù)及財(cái)產(chǎn)損失情況，為災(zāi)后選址重建、人員安置及保險(xiǎn)理賠提供科學(xué)依據(jù)。

結(jié)論

（1）國產(chǎn)高分系列衛(wèi)星數(shù)據(jù)具有多時(shí)相、低成本、高分辨率、大范圍、周期監(jiān)測優(yōu)勢，可為化工園區(qū)空間位置、園區(qū)內(nèi)重大危險(xiǎn)源、園區(qū)周邊消防設(shè)施、醫(yī)院院所、加油站點(diǎn)等位置識別提供直觀、真實(shí)的第一手資料。

（2）基于多期高分影像數(shù)據(jù)，可動(dòng)態(tài)化、周期化、智能化監(jiān)控化工園區(qū)危險(xiǎn)源規(guī)模數(shù)量、地理位置及周邊環(huán)境變化，為及早掌握危險(xiǎn)源蘊(yùn)災(zāi)隱患，提供安全防控對策依據(jù)。

（3）基于高分技術(shù)，快速獲取通往化工園區(qū)及區(qū)內(nèi)重要化工企業(yè)的主要交通路徑信息，疊加強(qiáng)大的空間表現(xiàn)功能和空間分析處理功能的GIS技術(shù)，完成園區(qū)企業(yè)通達(dá)性分析，為化工園區(qū)應(yīng)急逃生救援與消防救援提供基礎(chǔ)地理依據(jù)。

（4）考慮到化工園區(qū)事故的易發(fā)多發(fā)性，基于“高分+GIS+危險(xiǎn)源”，可對化工園區(qū)重大危險(xiǎn)源開展事故后影響范圍及程度分析，為事前預(yù)防與事故發(fā)生后的搶險(xiǎn)、救援提供及時(shí)、準(zhǔn)確的事故服務(wù)決策，最大限度地減少重特大事故造成的損失。

（5）化工園區(qū)安全防控中技術(shù)防控固然重要，同時(shí)我們也應(yīng)重視管理制度防控的重要性，做到技術(shù)與管理兼顧。掌控技術(shù)的是人，但約束人的是制度，制度有時(shí)比技術(shù)更重要，而安全文化又是制度之本。因此化工園區(qū)安全防控模式可以是“文化+制度+高分”的組合拳模式。