基本信息
- 项目名称：
- 基于GIS与AHP层次分析法的消防站点规划研究与实现
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 数理
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 城市火灾是城市安全的一大隐患，因此城市消防设施总体布局是城市防灾规划中的重要内容。本次研究所采用的GIS与AHP相结合的方法，充分利用了GIS本身的空间分析，数据处理，查询等功能进行规划，能够充分考虑复杂多样的数据及其相互影响，使规划分析具有更大的灵活性和通用性，能够最大程度的降低空间选址的复杂性，克服了主观选址的随意性和不确定性，在一定程度上满足了相关消防部门的规划要求。
- 详细介绍：
- 城市火灾是城市安全的一大隐患，因此城市消防设施的总体布局是城市防灾规划中的重要内容，合理规范的消防设施建设和消防站的布局可以提高城市的防火灭火能力，防止和减少火灾的危害，保卫城市经济建设成果，保卫城市居民的生命安全，创造一个安全的城市环境。 近年来，随着我国经济的高速发展，城市建设步伐越来越快，城市规模越来越大，城市消防设施规划建设相对滞后，城市综合抗御火灾能力与城市快速发展不协调的问题逐渐显露出来。目前国内消防规划最突出的问题就是消防站点数量不足。消防站的设置原则是：于接警5分钟后，可到达责任区的边缘；责任区面积宜为4平方公里到7平方公里之间。然而我国许多城市远未达及此标准。随着城市的范围在不断地扩大，消防站点却没有相应地增加，不能有效地保障城市安全。另外，对于已建成的消防站点，也存在着空间分布不均、规划不当等问题。例如:消防站周围的交通拥挤、道路狭窄等可以导致消防车通行受阻，无法及时接近火场，从而贻误了救灾的最佳时机。除此之外，现有的消防站点的空间分布呈现不同程度的分布不均。相比之下，西方国家的消防站点的建设相对比较完善。这些国家城市的消防站点的布置都较为密集，规划布局较为合理，消防队到达火灾现场的时间较短，有利于控制火势蔓延，从而将灾害损失降至最低。另外，目前全国消防站点的建设机制不顺畅，建设周期长，所以要优先选出最急需建设的消防站点优先建设，对于优先级较低的消防站滞后建设。除此之外，根据《城市消防规划建设管理规定》的有关规定，消防站点的规划应以《城市规划法》为依据，并且根据《中华人民共和国消防条例》及其实施细则的有关规定实施依法管理。 目前消防站点规划常用的两种方法主要有传统的抽象数学模型方法和GIS与AHP相结合的方法。传统的抽象数学模型方法主要是先根据消防站选址的要求选定需要研究的要素（确定问题），然后用一系列数学方程式或几何符号表达影响选址的各个要素（建立模型），最后根据上一步的数学方程式求解（模型求解）。该方法有以下特点：能够解决因子单一的选址问题，有些问题比如密度数据很难用数学方程式表达，模型的建立太复杂需要较高的数学功底，数学模型向计算机模型转化比较复杂，抽象的模型容易脱离实际，难以考虑复杂多样的要素及其相互影响，选址方法的通用性差，很难为决策人员提供直观、交互的分析工具。具体到一个城市的消防站点的规划建设中，要涉及到交通、人口、经济等各方面的海量数据，传统的选址分析方法几乎不能用于实际操作。 而GIS与AHP相结合的方法则充分利用了GIS本身的空间分析、数据处理、查询等功能进行规划。它具有以下特点：选址的过程中能够很好的考虑复杂多样性的数据及其相互影响；不需要大量复杂的数学方程式去描述各个因素的空间位置；选址分析具有更大的灵活性并且便于数据更新；选址模型容易理解；有现成的GIS软件可以利用，不必从底层开发实现基础的分析功能；现成的GIS二次开发功能能够很好的开发出可供人机交互的界面。目前GIS与AHP结合的方法是规划问题发展的趋势，前人已经对利用GIS进行规划的方法进行了大量研究，但是具体到消防站点的选址问题上缺乏成熟的选址方案和试验。 在总结前人研究的基础上，本次研究分析了消防站点规划的基本原则，提出了基于GIS和AHP层次分析法的消防站点规划的技术方案。以北京市三环内的数据为例，综合运用GIS网络分析法、缓冲区分析法、叠加分析法，设计了选址的AHP模型，实现了消防站选址影响因子的客观选取以及综合权重的赋值。并用实验验证了技术方案的可行性，虽然考虑的因素不够充分但可以为今后的规划提供可供借鉴的技术思路和方案。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 目前GIS技术在城市消防规划中的应用可以分为城市消防规划管理与城市消防规划设计两大主要领域。目前前者已经相对比较成熟，并已发挥巨大作用，但针对城市消防规划设计的GIS应用目前还处于起步阶段。在西方国家的城市消防规划中，其应用仍集中在社会分析、规划制约、专题制图等较基本层次上，GIS的应用潜力远未得到充分的开发。而在我国， GIS空间分析技术，特别在运用GIS来发展预测和规划等方面的运用还不很广泛。
科学性、先进性及独特之处
- 本次研究通过GIS与AHP层次分析法联合应用对消防站进行选址规划，涉及到考虑的因素主要有到最近消防站点的道路距离，人口密度以及建筑物着火后的损失三个因素。其中对于把建筑物受灾后的损失放在规划中的考虑因素内是本研究的一个创新点。再通过调查问卷的形式以及AHP层次分析法的综合应用计算出各个因子所占的权重，然后进行叠加分析，求解出需要新建消防站的区域。
应用价值和现实意义
- 辅助解决目前北京市消防站分布不均匀所造成的无法及时救援的问题，为消防部分和应急部门提供支持和决策信息。
学术论文摘要
- 城市火灾是城市安全的一大隐患，因此城市消防设施总体布局是城市防灾规划中的重要内容。本次研究所采用的GIS与AHP相结合的方法，充分利用了GIS本身的空间分析，数据处理，查询等功能进行规划，能够充分考虑复杂多样的数据及其相互影响，使规划分析具有更大的灵活性和通用性，能够最大程度的降低空间选址的复杂性，克服了主观选址的随意性和不确定性，在一定程度上满足了相关消防部门的规划要求。
获奖情况
- 2010年9月发表于由中国消防协会主办的中文核心期刊《消防科学与与技术》 2010年12月发表于由中国消防协会、中山大学、清华大学和中国科技大学在广州主办的第五届消防性能化与消防工程研讨会（EI） The 5th Conference on Performance-based Fire and Fire Engineering
鉴定结果
- 第一篇论文已经可以检索，第二篇已经收到录取确认公函，并已经签署协议，正在等待检索
参考文献
- [1]郭俊青.浅析城市消防规划现状与对策[J].消防技术与产品信息，2008,1:64-67 [2]王庆国，谭皓.设施空间选址中的GIS技术支持[J].测绘与空间地理信息，2004,27（5）:33-34,50 [3]冯曾哲，刘桂娟，李晓梅.一个乡镇范围内卫生服务站点选址问题的数学模型及求解[J].泰山医学院学报，2006,27（6）:103-105 [4]李晓翠，张跃鹏，金澄.GIS在空间选址中的应用现状分析[J].测绘科学与工程，2006,26（4）:29-32 [5]中华人民共和国公安部，中华人民共和国建设部，中华人民共和国国家计划委员会，中华人民共和国财政部，城市消防规划建设管理规定[S].1989.9 [6]中华人民共和国主席令第23号，城市规划法[S].1989.12， [7]中华人民共和国公安部，城市消防站建设标准[S].2006.5， [8]中华人民共和国国务院，中华人民共和国消防条例[S].1984.5， [9]中华人民共和国建委，城市规划定额指标暂行规定[S].1980.12， [10]戴晓爱，仲凤呈，兰燕，刘珊红.GIS与层次分析法结合的超市选址研究与实现[J].测绘科学，2009，34（1）:184-186 [11]姜启源，谢金星，叶俊.数学模型[M].第三版.北京：高等教育出版社，2003:224-243
同类课题研究水平概述
- 目前消防站点规划常用的两种方法主要有传统的抽象数学模型方法和GIS与AHP相结合的方法。传统的抽象数学模型方法主要是先根据消防站选址的要求选定需要研究的要素（确定问题），然后用一系列数学方程式或几何符号表达影响选址的各个要素（建立模型），最后根据上一步的数学方程式求解（模型求解）。该方法有以下特点：能够解决因子单一的选址问题，有些问题比如密度数据很难用数学方程式表达，模型的建立太复杂需要较高的数学功底，数学模型向计算机模型转化比较复杂，抽象的模型容易脱离实际，难以考虑复杂多样的要素及其相互影响，选址方法的通用性差，很难为决策人员提供直观、交互的分析工具。具体到一个城市的消防站点的规划建设中，要涉及到交通、人口、经济等各方面的海量数据，传统的选址分析方法几乎不能用于实际操作。 而GIS与AHP相结合的方法则充分利用了GIS本身的空间分析、数据处理、查询等功能进行规划。它具有以下特点：选址的过程中能够很好的考虑复杂多样性的数据及其相互影响；不需要大量复杂的数学方程式去描述各个因素的空间位置；选址分析具有更大的灵活性并且便于数据更新；选址模型容易理解；有现成的GIS软件可以利用，不必从底层开发实现基础的分析功能；现成的GIS二次开发功能能够很好的开发出可供人机交互的界面。目前GIS与AHP结合的方法是规划问题发展的趋势，前人已经对利用GIS进行规划的方法进行了大量研究，但是具体到消防站点的选址问题上缺乏成熟的选址方案和试验。 在总结前人研究的基础上，本次研究分析了消防站点规划的基本原则，提出了基于GIS和AHP层次分析法的消防站点规划的技术方案。以北京市三环内的数据为例，综合运用GIS网络分析法、缓冲区分析法、叠加分析法，设计了选址的AHP模型，实现了消防站选址影响因子的客观选取以及综合权重的赋值。并用实验验证了技术方案的可行性，虽然考虑的因素不够充分但可以为今后的规划提供可供借鉴的技术思路和方案。
