“十三五” 國家重點研發(fā)計劃項目“城鎮(zhèn)安全風險評估與應急保障技術研究”課題九(2016YFC0802509)

城鎮(zhèn)應急資源配送與交通組織安全保障關鍵技術及平臺研究，是國家“十三五”重點研發(fā)計劃項目“城鎮(zhèn)安全風險評估與應急保障技術研究”重要的組成部分，課題由武漢理工大學牽頭、武漢大學和華中科技大學參與。2016年6月正式啟動，2019年9月完成綜合績效評估。課題成果可指導相關部門實現(xiàn)系統(tǒng)資源的合理布局和快速調配，提高資源的綜合利用和使用效能，提高城鎮(zhèn)應急響應中的資源保障和交通協(xié)同能力。

1 研究內容

本課題的研究對象為應急資源，根據(jù)《國家突發(fā)公共事件總體應急預案》對應急資源保障的要求，本課題所研究的應急資源主要涉及：人力資源、物資和基本生活保障、基本生活保障、醫(yī)療衛(wèi)生保障、交通運輸保障。本課題所指的城鎮(zhèn)為中小城鎮(zhèn)，指縣級市、區(qū)級市的城區(qū)范圍。通過在中小城鎮(zhèn)的研究應用示范，推廣應用到全國其他中小城鎮(zhèn)。本課題所指技術包括實現(xiàn)城鎮(zhèn)應急資源科學高效配送的信息獲取、規(guī)劃、優(yōu)化、調度、協(xié)同等核心方法、模型、算法、程序、系統(tǒng)的集合；平臺是技術的集成應用端口，實現(xiàn)對應急資源配送的評估、分析和決策，平臺最終用戶為示范城鎮(zhèn)的政府應急管理部門。

針對城鎮(zhèn)突發(fā)災害下應急資源的保障需求，重點研究應急資源如何科學高效地配送和交通組織關鍵技術和技術平臺，解決城鎮(zhèn)因遭受突發(fā)災害導致時空、資源、環(huán)境復雜動態(tài)變化時，如何快速制定適應這種不確定和動態(tài)情況的應急資源配送方案和可保障其高效實施的交通組織方案的科學和現(xiàn)實問題。

課題任務和內容包括：

任務1：應急資源與交通網絡空間信息快速獲取與圖資融合技術。

任務1解決的實際問題：資源類型及來源多樣化，資源分布及數(shù)量信息模糊，交通狀態(tài)動態(tài)不確定，會影響資源配送的可行性，如何快速獲取應急資源和交通路網的動態(tài)信息，并通過信息圖快速呈現(xiàn)，為配送實施和交通組織提供數(shù)據(jù)基礎。

研究內容細分：①多源空間信息獲取技術；②應急資源與交通路網的一體化時空數(shù)據(jù)模型；③基于需求預測的應急資源空間分布信息快速獲取方法；④基于衛(wèi)星參考站定位、低空攝影測量和三維激光掃描等技術的區(qū)域交通路網空間信息快速獲取及實時更新技術；⑤動態(tài)資源與動態(tài)路網的圖資融合技術，應急資源路網空間分布一張圖技術。

任務2：復雜交通時空環(huán)境下應急資源配送智能規(guī)劃技術。

任務2 解決的實際問題：資源調撥缺乏統(tǒng)籌規(guī)劃導致調撥不合理，會導致局部資源過剩和浪費、局部資源短缺現(xiàn)象發(fā)生，如何快速規(guī)劃并形成應急資源配送戰(zhàn)略層方案，是應急資源科學配送的關鍵問題。

研究內容細分：①多維交通網絡復雜時空約束條件下的領域知識建模方法；②規(guī)劃過程中的應急任務網絡構建方法和層次資源推理技術；③交通路線沖突識別方法和應急資源缺項補充方法；④考慮截止時間、資源種類、路網運力及擁堵約束的任務規(guī)劃技術；⑤不確定性環(huán)境下考慮資源動態(tài)需求和道路動態(tài)變化任務規(guī)劃技術；⑥考慮決策偏好的應急資源配送任務目標制定和人在回路的任務規(guī)劃技術；⑦可針對具體災害和救援保障需求的層次任務網絡智能規(guī)劃系統(tǒng)。

任務3：動態(tài)情景下應急資源空間調配與交通組織技術。

任務3解決的實際問題：未充分考慮道路狀態(tài)的動態(tài)變化，會導致配送方案實施受阻和資源無法及時送達，如何快速優(yōu)化并形成應急資源配送操作層方案，如何組織交通以保障應急資源配送操作方案執(zhí)行，是應急資源高效配送的關鍵問題。

研究內容細分：①軟硬時間窗約束條件下的應急資源配送路徑生成技術；②交通網絡環(huán)境時空變化下的應急資源配送路徑動態(tài)調整方法；③應急資源動態(tài)需求條件下耦合配送路徑的應急中心快速選址方法；④時空網絡環(huán)境下多約束、多階段、多資源、多應急點耦合的應急資源調度模型；⑤應急資源調度快速響應的多目標決策方法和調配方案的魯棒多目標優(yōu)化方法；⑥配送網絡交通流動態(tài)變化下的應急交通協(xié)同組織方法。

任務4：城鎮(zhèn)應急資源配送與交通組織協(xié)同保障技術平臺研發(fā)。

任務4解決的實際問題：綜合考慮信息獲取、調度規(guī)劃、交通組織等關鍵環(huán)節(jié)，將數(shù)據(jù)獲取、方案規(guī)劃、資源調度、交通組織有效集成，為實際應急資源保障工作提供分析和決策平臺。

研究內容細分：①基于多源信息融合的突發(fā)事件情景構建與態(tài)勢分析方法；②基于應急資源和交通路網圖資的應急資源任務規(guī)劃系統(tǒng)；③資源任務規(guī)劃技術和資源調配技術集成方法；④應急資源配送區(qū)域路網交通流動態(tài)模擬和交通協(xié)同組織方案及其優(yōu)化；⑤應急資源異構數(shù)據(jù)傳輸、整合、調用、存儲、處理和交換共享等技術，構建集應對流程、決策機制和運行過程一體的城鎮(zhèn)應急資源配送與交通協(xié)同技術平臺。

本課題的創(chuàng)新點：針對城市時空環(huán)境復雜多變和應急資源需求不確定的條件，研究如何解決將有限的資源最高效地配送到動態(tài)需求點的問題，并綜合考慮信息獲取、調度規(guī)劃、交通組織等關鍵環(huán)節(jié)，將智能規(guī)劃技術和優(yōu)化調度方法耦合集成，研發(fā)城鎮(zhèn)應急資源配送和交通組織協(xié)同技術，為城市應急資源配送及決策提供新的技術途徑。

2 技術路線和研究方法(技術方案)

課題的技術路線按照信息融合、方案規(guī)劃、優(yōu)化調度和技術集成4個環(huán)節(jié)進行。首先，研究應急資源與交通路網空間信息的快速獲取方法，實現(xiàn)圖資融合；進而，研究基于智能規(guī)劃的應急資源配送方案制定方法，實現(xiàn)人在回路的智能規(guī)劃，研究考慮資源需求、交通環(huán)境和時間約束動態(tài)變化下應急中心選址、配送路徑調整、調配方案優(yōu)化和應急交通協(xié)同關鍵方法，實現(xiàn)規(guī)劃與調度集成優(yōu)化；最后，構建集城鎮(zhèn)應急資源配送與運輸保障決策應對信息技術平臺，如下圖。

圖 課題技術路線