基于層次分析法（AHP）的住宅區火災危險性評價

阿布都艾力·喀尤木 陳蜀江 陸吐布拉·依明 沙塔爾·司馬依

（新疆師范大學地理科學與旅游學院，新疆 烏魯木齊 830054）

基于層次分析法（AHP）的住宅區火災危險性評價

阿布都艾力·喀尤木 陳蜀江 陸吐布拉·依明 沙塔爾·司馬依

（新疆師范大學地理科學與旅游學院，新疆 烏魯木齊 830054）

采用定性與定量相結合的層次分析法對住宅區火災危險性進行分析，將以住宅樓、幼兒園、公共活動區(體育操練場，棋牌室)、配電室、停車場、人員、財產、易燃易爆物、火源、人員素質、疏散和救援為火災危險性評價因子，建立了住宅區火災危險性分析的遞階層次結構模型，再根據Delphi專家調查法，建立各層次的判斷矩陣，通過計算得出各分區的總權重值并進行排序，即各分區火災危險性，從而有重點地進行住宅區火災預防和安全管理工作。

Delphi法；層次分析法；住宅區火災；危險性分析

近年來隨著我國房地產事業的發展，住宅區規模的擴大和數量的逐漸增加，住宅區內人口密度成倍增加，住宅區火災逐漸成為威脅小區內人民生命財產安全的一項重大災害。例如，2010年9月22日19時，烏魯木齊新市區長春路一棟高層住宅樓發生火災，無人傷亡，但產生了巨大的經濟損失。

由于住宅區火災發生具有隨機性、發展過程的復雜性及現有資料的不完備性，在進行住宅區火災危險性分析時，很多因素都無法直接量化，因此采用層次分析法可將半定量半定性問題定量化。首先將住宅區按場所功能不同進行分區，然后用Delphi專家調查法和層次分析法根據不同的危險性因子，對住宅區不同場所的火災危險性進行分析，最后根據不同場所火災危險嚴重性排序而有重點地進行住宅區火災預防和安全管理工作。

（一）分析方法

1.Delphi專家調查法

Delphi專家調查法，亦稱德爾斐法，是20世紀40年代美國蘭德公司提出的征集專家們意見據以判斷決策的一種系統分析方法。這種方法簡單、節省費用，能把理論知識和實踐經驗的各方面專家對同一問題的意見集中起來，適用于分析資料少、未知因素多、主要靠主觀判斷和粗略估計來確定的問題，是較多地用于長期預測和動態預測的一種重要的預測方法。

經典的德爾菲法一般包含四輪的征詢調查，且在調查過程中包含著輪間反饋。在第四輪調查結束后，組織者依然要將回收的調查表進行匯總整理、統計分析與預測，并尋找出收斂程度較高的專家意見。最終的調查結果應用層次分析法進行計算。

2.層次分析法

層次分析法(Analytic Hierarchy Process，簡稱AHP)是美國運籌學家T.L.Saaty教授于20世紀70年代初期提出的一種定性與定量分析相結合的多因素決策分析方法。它可將決策者的經驗判斷進行量化，在因素結構復雜且缺乏必要的數據情況下更為實用。這種分析方法的特點是將分析人員的經驗判斷給予量化，對目標（因素）結構復雜且缺乏必要數據的情況更為實用，是目前系統工程處理定性與定量相結合問題的比較簡單易行且又行之有效的一種系統分析方法。該法首先應用于能源問題，近年來在災害危險性評價中也得到應用。

層次分析法的基本思想是:根據分析對通過劃分相互聯系的有序層次，使之條理不同層次聚集組合，形成一個多層次的分相對重要性給予量化描述;最后，利用數學層次分析法是在一個多層次的分析結構的確定，或相對優劣順序的排問題序。

運用AHP進行系統分析一般可分為四個步驟：首先要把問題層次化，根據問題的性質和達到的總目標，將問題分解為不同的組成因素，并按照因素間的相互關聯影響以及隸屬關系，將因素按不同層次聚集組合，形成一個多層次的分析結構模型；其次，根據對客觀現象的主觀判斷，就每一層次因素的相對重要性給予量化述；再次，利用數學方法確定每一層次全部因素相對重要性次序的數值，并進行一致性檢驗，若不滿足條件，則修改判斷矩陣，直至滿足為止；最后計算各因素對于總目標的總排序權重并根據排序結果進行規劃決策。

（二）層次分析法的模型構建與檢驗

1.系統結構層次模型構建

層次分析模型構建。在住宅區火災危險性評價中，建立指標體系是一個非常重要的環節。為了使指標體系更好地反映住宅區火災危險性工作取得的成果，本研究根據專家的咨詢意見，遵循科學性、可表征性、可度量性、可比較性以及可操作性的原則，篩選了住宅區火災危險性指標體系中的關鍵因子。以住宅區火災危險性為總目標層，以住宅樓、教學區、公共活動區(體育操練場，棋牌室)、配電室、停車場、人員、財產、易燃易爆物、火源、人員素質、疏散和救援為指標層，構建住宅區火災危險性評價指標體系遞階層次結構（圖1）。

2.確定指標權重構造判斷矩陣

在每一層次上，，對該層指標進行逐對比較，按規定的標度方法定量化，寫出數值判斷矩陣，標度其描述見表1。

表1 標度及其描述

3.層次單排序權重的計算

判斷矩陣的權重可通過求正規化的特征向量獲得。最常用的方法有和積法和方根法，本文采用和積法。計算步驟如下：

4.層次總排序組合權重計算

層次總排序即利用同一層次中所有層次單排序的結果，以及上層次所有因素的權重，來計算針對總目標而言的本層次所有因素權重值的過程。即每個個體指標權重與其上一層主體指標權重相乘，即得每個個體指標在整個指標體系中的權重。

5.一致性檢驗

判斷同層因素的權數分配是否合理，要對判斷矩陣進行一致性檢驗。計算隨機一致性比率CR(Consistency Ratio)，CR=CI/RI。其中，CI=(λmax-n)/(n-1)，CI(Consistency Index)為判斷矩陣一致性指標，RI(Random Index)為平均隨機一致性指標，是多次(>500次)重復進行隨機判斷矩陣特征值的計算后取算術平均值而得(見表2)。

表2 平均隨機一致性指標RI

λmax為判斷矩陣最大特征根，即：

當CR<0.10時，判斷矩陣具有滿意的一致性，若CR≥0.10時，需要調整判斷矩陣，直到滿意。

6.層次總排序的一致性檢驗

層次總排序一致性比率為：

當CR<0.10時，認為層次總排序結果滿意。

（三）住宅區火災危險性分析

1.火災危險性評價因子的確定

火災的危險性可以從發生火災的可能性和火災造成后果的嚴重程度兩方面來考慮。根據這種思想，按以下11個評價因子:住宅樓分布、幼兒園、公共活動區(體育操練場，棋牌室)、配電室、停車場、人員、財產、易燃易爆物、火源、人員素質、疏散和救援火災危險性進行分析。

2.建立遞階層次結構模型

根據火災危險性評價因子和場所功能分區建立遞階層次結構模型如圖1所示。

圖1 住宅區火災危險性評價評價指標體系遞階層次結構

3.應用層次分析法計算各個指標的權重

根據建立的火災危險性分析層次結構模型，用Delphi法向專家充分說明層次分析法的特點通過統計分析，形成各個層次的判斷矩陣如表所示，并采用層次分析法計算得到各評價因子權重。（表3）

表3 住宅區火災危險性評價因子判斷矩陣

4.計算各層元素對目標層的合成權重及一致性檢驗

各層元素對目標層的合成權重見表4所示

表4 各元素對目標層的權重

進行目標總排序一致性檢驗：CR=0.0891<0.10滿足條件。根據各權重值，可知各元素火災危險嚴重性排序由高到低為:火源、易燃易爆物、人員、幼兒園、公共活動區、住宅樓、疏散和救援、財產、人員素質、停車場、配電室。

（四）結論

住宅區火災危險性評價作為對火災危險程度判斷的依據，已隨著人們火災危險性意識的提高已越來越被人們廣泛應用。綜合以往火災危險性評價來看，大多數是從定性的角度進行描述，帶有一定的模糊性和主觀性，而層次分析法不僅是定量確定各評價指標相對重要性的有效手段，而且對于火災危險本身所包含的因素的綜合定量分析而言也是行之有效的方法。

1.由于住宅區火災發生具有隨機性、發展過程的復雜性及現有資料的不完備性，在進行住宅區火災危險性分析時，很多因素都無法直接量化，因此采用層次分析法可將半定量半定性問題定量化，且應用計算比較簡單。

2.應用Delphi專家調查法構造判斷矩陣可以充分利用本行業專家的經驗和知識，且所得矩陣具有較高滿意的一致性。

3.應用層次分析法進行住宅區火災危險性分析，按照各個元素火災危險嚴重性排序可以有效有重點地進行住宅區火災預防和安全管理工作。

[1] 王振,劉茂.應用區間層次分析法(IAHP)研究高層建筑火災安全因素[J].安全與環境學報,2006,6(1):12-15.

[2] 黃俊,付湘,柯志波.層次分析法在城市防洪工程方案選擇中的應用[J].水利與建筑工程學報,2007, 5(1):52-55.

[3] 易立新.城市火災風險評價的指標體系設計[J].災害學,2000,15(4):90-94.

[4] 冉恒謙,謝建清.層次分析法在滑坡穩定性評判中的應用[J].西部探礦工程,1997,6(4):6-8.

[5] 蔡鶴生,周愛國.地質環境質量評價中的專家-層次分析定權法[J].地球科學-中國地質大學學報,1998,23(3):229-302.

TU984.11+6

A

1008-1151(2011)03-0056-02

2010-12-31

喀什地區林業局資助（合作項目）

阿布都艾力·喀尤木（1983－），男（維吾爾族），新疆庫車人，新疆師范大學地理科學與旅游學院研究生，研究方向為地圖學與地理信息系統。