姜文鵬、錢(qián)云樓

（浙江安防職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江 溫州 325006）

1 自然災(zāi)害背景

隨著全球氣候變暖，大氣環(huán)流形勢(shì)異常，全球自然災(zāi)害明顯增多，其中因不良天氣條件造成的氣象災(zāi)害高達(dá)70%以上。而我國(guó)也是自然災(zāi)害頻發(fā)的國(guó)家，據(jù)中國(guó)氣象局資料統(tǒng)計(jì)，在各類(lèi)自然災(zāi)害中，氣象災(zāi)害大約占到70%以上。我國(guó)每年受到重大氣象災(zāi)害影響的人口大約達(dá)4 億人次，所造成的經(jīng)濟(jì)損失大約占到國(guó)民生產(chǎn)總值的1%～3%。在地震、臺(tái)風(fēng)等突發(fā)自然災(zāi)害發(fā)生時(shí)，應(yīng)急物資在救援和事后恢復(fù)過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用[1]。

2 溫州地區(qū)常見(jiàn)自然災(zāi)害

溫州處于東南沿海位置，災(zāi)害類(lèi)型主要為臺(tái)風(fēng)、洪澇和寒潮等。毋庸置疑，溫州市在過(guò)去幾年中在抗臺(tái)風(fēng)過(guò)程中付出了巨大努力，對(duì)于應(yīng)急力量的建設(shè)也在逐年進(jìn)步。

通過(guò)對(duì)市應(yīng)急管理局的調(diào)研發(fā)現(xiàn)，全市的應(yīng)急專(zhuān)家已達(dá)到191 人，且各區(qū)的應(yīng)急隊(duì)伍也在不斷完善。以甌海區(qū)為例，地方應(yīng)急隊(duì)伍已達(dá)到29 支，包括綜合救援隊(duì)伍、專(zhuān)業(yè)救援隊(duì)伍和志愿者救援隊(duì)伍等。在應(yīng)急設(shè)備方面，無(wú)人機(jī)等新型設(shè)備和新技術(shù)也不斷被投入使用中。然而，據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)調(diào)查報(bào)告分析發(fā)現(xiàn)臺(tái)風(fēng)對(duì)溫州地區(qū)造成的影響仍然很大。例如：2013年的臺(tái)風(fēng)“蘇力”對(duì)溫州市造成的直接經(jīng)濟(jì)損失就高達(dá)2.21億元；2016年的超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“鯰魚(yú)”造成的直接經(jīng)濟(jì)損失更是超過(guò)9 億元，全市受災(zāi)人口高達(dá)38.8 萬(wàn)人。

通過(guò)數(shù)字化的手段統(tǒng)計(jì)歷史臺(tái)風(fēng)數(shù)據(jù)，并結(jié)合目前的應(yīng)急模式進(jìn)行優(yōu)化是當(dāng)務(wù)之急。因此，本文將著重針對(duì)臺(tái)風(fēng)災(zāi)害情況，并結(jié)合溫州市甌海區(qū)的應(yīng)急物資儲(chǔ)備分布情況與常見(jiàn)的點(diǎn)位優(yōu)化模式和模型進(jìn)行研究[2]。

3 儲(chǔ)備點(diǎn)分布現(xiàn)狀

經(jīng)過(guò)實(shí)地的調(diào)研考察和數(shù)據(jù)的收集分析，溫州市甌海區(qū)的自然災(zāi)害點(diǎn)位多達(dá)201 個(gè)，其中大部分自然災(zāi)害類(lèi)型為受臺(tái)風(fēng)暴雨影響滑坡、崩塌和泥石流等。通過(guò)ArcMap 的圖層疊加，可以顯示甌海區(qū)的各區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)、自然災(zāi)害點(diǎn)和應(yīng)急物資儲(chǔ)備點(diǎn)的分布情況。根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防范區(qū)的分布，如圖1所示，大多數(shù)防范區(qū)點(diǎn)位集中在甌海區(qū)西北部，而在中部和東南部的分布較為稀疏。

圖1 地質(zhì)災(zāi)害防范區(qū)點(diǎn)位

相反，在應(yīng)急物資儲(chǔ)備點(diǎn)的選址方面，絕大部分的儲(chǔ)備點(diǎn)分布于甌海區(qū)中部以及東南地區(qū)。通過(guò)點(diǎn)位分析，可以看出目前的儲(chǔ)備點(diǎn)選址存在以下問(wèn)題：

點(diǎn)位的分布與高風(fēng)險(xiǎn)災(zāi)害地區(qū)的分布不符，高風(fēng)險(xiǎn)地區(qū)缺少應(yīng)急物資的支持；

部分儲(chǔ)備點(diǎn)的覆蓋范圍存在重疊，即在空間上存在資源浪費(fèi)的問(wèn)題。

4 儲(chǔ)備點(diǎn)選址參數(shù)

以上問(wèn)題在傳統(tǒng)的應(yīng)急物資儲(chǔ)備點(diǎn)選址方案中時(shí)常出現(xiàn)，這類(lèi)方案往往只考慮到節(jié)省運(yùn)輸成本，而忽略了在突發(fā)自然災(zāi)害下的應(yīng)急響應(yīng)和運(yùn)輸效率。以臺(tái)風(fēng)為例，在暴風(fēng)雨天氣下，應(yīng)急物資儲(chǔ)備點(diǎn)還需要考慮到海拔高度、可利用儲(chǔ)備面積、周邊道路的通行能力等多個(gè)方面。

另外，每個(gè)儲(chǔ)備點(diǎn)的救援覆蓋面也是衡量點(diǎn)位分布是否合理的重要指標(biāo)，因此在突發(fā)自然災(zāi)害發(fā)生后的黃金救援時(shí)間內(nèi)，控制從儲(chǔ)備點(diǎn)到災(zāi)害點(diǎn)的最短時(shí)間和距離，同時(shí)使每個(gè)應(yīng)急物資儲(chǔ)備點(diǎn)的覆蓋面最大，以此才能讓所有儲(chǔ)備點(diǎn)在整體上形成布局最優(yōu)化[3]。

在構(gòu)建應(yīng)急物資儲(chǔ)備點(diǎn)的選址標(biāo)準(zhǔn)中，參考北京理工大學(xué)學(xué)者陳黛在大規(guī)模災(zāi)害應(yīng)急資源優(yōu)化配置研究中提出的建構(gòu)體系，本文將結(jié)合臺(tái)風(fēng)災(zāi)害的實(shí)際情況加以修改。根據(jù)臺(tái)風(fēng)的實(shí)際影響，儲(chǔ)備點(diǎn)選址標(biāo)準(zhǔn)將從以下幾個(gè)方面進(jìn)行考慮，具體如表1所示。

考慮到臺(tái)風(fēng)帶來(lái)的暴風(fēng)雨天氣影響，此建構(gòu)體系主要選擇了海拔高度、地面積水情況、儲(chǔ)備點(diǎn)最大可儲(chǔ)存容量、周邊交通道路、道路通行能力以及儲(chǔ)備點(diǎn)周邊人口密集設(shè)施這些指標(biāo)作為儲(chǔ)備點(diǎn)篩選條件。根據(jù)此評(píng)價(jià)體系框架，利用層次分析法確定權(quán)重并建立應(yīng)急物資儲(chǔ)備點(diǎn)選址評(píng)價(jià)模型：

R=R1·WR1+R2·WR2+R3·WR3+R4·WR4

其中，R表示選址方案中的應(yīng)急物資儲(chǔ)備點(diǎn)的物資輸送能力，R越大，該點(diǎn)位的輸送能力越強(qiáng)；R1、R2、R3、R4分別表示應(yīng)急物資儲(chǔ)備點(diǎn)體系各個(gè)影響因素的評(píng)價(jià)值；WR1、WR2、WR3、WR4分別表示每個(gè)影響因素的權(quán)重[4]。

在選擇評(píng)分模型的問(wèn)題上，可以通過(guò)模糊綜合評(píng)價(jià)的方式，運(yùn)用模糊關(guān)系將不容易量化的影響因素量化，從而得到直觀的評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)；再采用層次分析法將復(fù)雜問(wèn)題分解為若干層次和因素，在比較和計(jì)算各因素之后得出不同方案的權(quán)重[5]。

5 儲(chǔ)備點(diǎn)選址優(yōu)化模式

針對(duì)解決應(yīng)急物資儲(chǔ)備點(diǎn)位的覆蓋面重疊問(wèn)題，本文認(rèn)為可以通過(guò)使用Voronoi 圖的方法來(lái)解決。目前，Voronoi 圖已經(jīng)被廣泛運(yùn)用于各個(gè)領(lǐng)域的幾何計(jì)算中，使用Voronoi 圖可以更加準(zhǔn)確地表示空間中點(diǎn)和點(diǎn)之間的臨近關(guān)系，使空間數(shù)據(jù)更加容易管理。

6 Voronoi 圖應(yīng)用

給定一組生成點(diǎn)P={p1，…，pn}?R2，其中2＜n＜∞，且當(dāng)（i≠j）時(shí)，pi≠pj。其中i，j∈In={1，…，n}。

下方公式表示pi的Voronoi 圖區(qū)域：

式（1）中：i≠j；j∈In；d(p，pi)表示點(diǎn)p 與點(diǎn)pi間的最小距離（歐幾里得空間中點(diǎn)p 和點(diǎn)pi間的直線距離）；

其中，點(diǎn)pi確定的Voronoi 區(qū)域稱(chēng)為點(diǎn)pi的Voronoi 多邊形。

通過(guò)對(duì)現(xiàn)有點(diǎn)位數(shù)據(jù)的分析，得到如圖2所示的Voronoi 圖。圖中的▲代表自然災(zāi)害發(fā)生點(diǎn)，●代表應(yīng)急物資儲(chǔ)備點(diǎn)。從圖中可以看出，各個(gè)應(yīng)急物資儲(chǔ)備點(diǎn)覆蓋范圍內(nèi)的自然災(zāi)害點(diǎn)分布并不均勻，即存在一部分應(yīng)急物資儲(chǔ)備點(diǎn)的覆蓋范圍內(nèi)沒(méi)有任何自然災(zāi)害發(fā)生點(diǎn)，同時(shí)也存在一部分應(yīng)急物資儲(chǔ)備點(diǎn)覆蓋過(guò)多自然災(zāi)害發(fā)生點(diǎn)[5]。

圖2 Voronoi 圖

7 建立數(shù)字化平臺(tái)

在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展下，數(shù)字化是應(yīng)急管理發(fā)展的必然趨勢(shì)。通過(guò)對(duì)各類(lèi)文獻(xiàn)的研究，本文構(gòu)建了符合溫州市甌海區(qū)的數(shù)字化整合框架。此框架用于整合各個(gè)區(qū)域內(nèi)的分散數(shù)據(jù)，包括自然災(zāi)害發(fā)生點(diǎn)位、建設(shè)工程及危舊房屋、重要交通道路、人員密集場(chǎng)所、應(yīng)急物資儲(chǔ)備庫(kù)等。

在技術(shù)方面，使用物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)，將多種來(lái)源傳感器數(shù)據(jù)按照相關(guān)感知網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集規(guī)范進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，并將最終數(shù)據(jù)匯入物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)。針對(duì)臺(tái)風(fēng)暴雨等自然天氣災(zāi)害，此框架將重點(diǎn)關(guān)注水位水情、雨情雨量、泥石流滑坡和地災(zāi)位移等因素，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。

在應(yīng)急方面，此框架將整合各類(lèi)政策文件、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估辨識(shí)規(guī)范和各應(yīng)急管理部門(mén)的指導(dǎo)手冊(cè)、操作指南、應(yīng)急預(yù)案等，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化處理后構(gòu)建應(yīng)急預(yù)案數(shù)據(jù)庫(kù)；結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)感知數(shù)據(jù)和應(yīng)急預(yù)案數(shù)據(jù)，對(duì)各個(gè)地區(qū)的應(yīng)急物資儲(chǔ)備點(diǎn)和救援物資進(jìn)行重新規(guī)劃和分配，同時(shí)也為今后的自然災(zāi)害防范提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、維護(hù)、更新和檢索的能力。

8 結(jié)語(yǔ)

突發(fā)性自然災(zāi)害給我國(guó)帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)和損失是不可估量的，而科學(xué)的應(yīng)急救援體系是有效預(yù)防損失的基礎(chǔ)。在臺(tái)風(fēng)等自然災(zāi)害來(lái)臨時(shí)，如何高效調(diào)度應(yīng)急物資的輸送并避免資源的浪費(fèi)是目前應(yīng)急救援體系面臨的難題。

本文以應(yīng)急物資儲(chǔ)備點(diǎn)的選址方案為研究對(duì)象，對(duì)溫州市甌海區(qū)當(dāng)前的應(yīng)急物資儲(chǔ)備點(diǎn)做了調(diào)查和分析，通過(guò)ArcMap 的圖層疊加分析了甌海區(qū)的自然災(zāi)害點(diǎn)、高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域和應(yīng)急物資儲(chǔ)備點(diǎn)的選址方案，針對(duì)儲(chǔ)備點(diǎn)的選址與自然災(zāi)害點(diǎn)的密集程度不符合各個(gè)儲(chǔ)備點(diǎn)的救援覆蓋面重疊問(wèn)題分別進(jìn)行研究，最后結(jié)合實(shí)際提出建議。

結(jié)合本地主要的自然災(zāi)害構(gòu)建科學(xué)的儲(chǔ)備點(diǎn)選址模型，充分考慮臺(tái)風(fēng)，暴雨等頻發(fā)自然災(zāi)害的特點(diǎn)，在選址時(shí)將積水、周邊交通情況以及周邊人口密集設(shè)施等因素作為建模指標(biāo)，以此構(gòu)建更加科學(xué)的選址模型；使用Voronoi 圖，更準(zhǔn)確地表示幾何空間中點(diǎn)與點(diǎn)之間的臨近關(guān)系，使空間數(shù)據(jù)更加容易管理，同時(shí)利用Voronoi 圖的性質(zhì)，既可以使每個(gè)應(yīng)急物資儲(chǔ)備點(diǎn)的覆蓋范圍最大化，還能避免物資輸送時(shí)的資源浪費(fèi)問(wèn)題；通過(guò)構(gòu)建數(shù)字化平臺(tái)框架對(duì)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)資源進(jìn)行整合，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)感知數(shù)據(jù)和應(yīng)急預(yù)案數(shù)據(jù)，為應(yīng)急物資儲(chǔ)備點(diǎn)的規(guī)劃提供科學(xué)合理的依據(jù)。本文針對(duì)現(xiàn)有的問(wèn)題做了理論上的分析，希望有助于應(yīng)急體系的數(shù)字化轉(zhuǎn)型和深入發(fā)展。