淺析GIS在建設(shè)高校火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和指揮系統(tǒng)中的重要性

朱邦仁 溫丹祺 楊簫 華北理工大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院

1 校園火災(zāi)研究背景

隨著知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的到來(lái)，高等知識(shí)型人才缺口逐漸增大，隨著國(guó)家對(duì)高等教育的重視，我國(guó)高等教育呈現(xiàn)迅猛發(fā)展的趨勢(shì)，根據(jù)《2016年全國(guó)教育事業(yè)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》顯示，全國(guó)各類高等教育在學(xué)總規(guī)模達(dá)到3699萬(wàn)人，其中，普通高等學(xué)校2596所（含獨(dú)立學(xué)院266所），比上年增加36所；成人高等學(xué)校284所，比上年減少8所。我國(guó)高等教育在急速發(fā)展的同時(shí)，學(xué)校的消防防范基礎(chǔ)設(shè)施卻沒有得到同步的發(fā)展。而且高校的建筑類型較多、建筑風(fēng)格上的不同也導(dǎo)致火災(zāi)隱患呈現(xiàn)多樣性。

從相關(guān)資料來(lái)看，目前高校的建筑多為小高層建筑，且人口密度較大，公寓的建筑風(fēng)格多為內(nèi)廊式，平面幾何尺寸長(zhǎng)，每層房間布置密集且居住人數(shù)眾多，由于火災(zāi)時(shí)疏散距離長(zhǎng)和人多空間少的現(xiàn)實(shí)情況，多數(shù)學(xué)生會(huì)面臨擁堵在出口無(wú)法疏散的困境[1]。目前國(guó)內(nèi)校園的火災(zāi)預(yù)防系統(tǒng)都是以每個(gè)建筑為一個(gè)單元，各個(gè)單元之間相互獨(dú)立，火災(zāi)一旦發(fā)生，不能及時(shí)將火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)信息上報(bào)以至于不能及時(shí)規(guī)劃出合理的救援方案。以下是近些年來(lái)高校火災(zāi)的案例。

表1-1 近期高校火災(zāi)案例（部分）

2 GIS發(fā)展與應(yīng)用研究

2.1 GIS發(fā)展

地理信息系統(tǒng)（Geography Information System，GIS）是一種以計(jì)算機(jī)為依托的信息處理系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)采集到的地理空間數(shù)據(jù)進(jìn)行管理、分析、處理，最終以可視化效果輸出。GIS憑借對(duì)空間數(shù)據(jù)分析和管理，將分析的數(shù)據(jù)進(jìn)行細(xì)化和整合，最終其結(jié)果在決策支持上具有一定的指導(dǎo)性。近年來(lái)，地理信息系統(tǒng)逐漸滲透到各個(gè)專業(yè)領(lǐng)域，從最初的測(cè)繪、地礦以及制圖等傳統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域逐漸拓寬到到交通運(yùn)輸、環(huán)境監(jiān)控、工程建設(shè)、城市規(guī)劃，應(yīng)急救援以及災(zāi)害監(jiān)控與評(píng)估等領(lǐng)域[2]。

2.2 GIS應(yīng)用研究

本次研究著重于研究GIS在對(duì)高校的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和應(yīng)急救援過(guò)程中的重要職責(zé)，結(jié)合當(dāng)前的高校后勤火災(zāi)預(yù)警管理情況，利用GIS的信息處理能力完善預(yù)警現(xiàn)狀。

（1）地圖操作：

通過(guò)GIS系統(tǒng)電子地圖功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)火災(zāi)地區(qū)的精準(zhǔn)定位，查詢建筑位置信息、內(nèi)部通訊設(shè)施、物業(yè)管理人員、和建筑的占地面積等屬性特征。同時(shí)實(shí)現(xiàn)地圖的漫游、放大和縮小等基本操作。

（2）風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

通過(guò)對(duì)以往相關(guān)研究的查詢，發(fā)現(xiàn)層次分析法[3]、模糊綜合評(píng)價(jià)[4]在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方面的應(yīng)用的較為廣泛，其本質(zhì)上是通過(guò)專家的分析，根據(jù)不同的指標(biāo)和權(quán)重最終得出分析結(jié)果。本研究是以模糊綜合評(píng)價(jià)法來(lái)對(duì)高校的建筑進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)估，通過(guò)GIS空間數(shù)據(jù)分析和計(jì)算機(jī)技術(shù)，對(duì)各種模糊因素進(jìn)行量化，將模糊綜合評(píng)價(jià)中的權(quán)重計(jì)算數(shù)學(xué)模型封裝在系統(tǒng)內(nèi)部，最終以一種可視化的方式輸出。

（3）火災(zāi)發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)

目前通過(guò)建立數(shù)據(jù)模型分析計(jì)算影響范圍的方法多為緩沖區(qū)分析，但是一般的勻制緩沖區(qū)不適合針對(duì)這種影響因子不確定性火災(zāi)來(lái)進(jìn)行分析，結(jié)合實(shí)時(shí)的天氣風(fēng)向接口，通過(guò)判別風(fēng)的大小和方向，以一種非均勻制緩沖區(qū)對(duì)火災(zāi)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)。

（4）救援規(guī)劃

最短路徑分析算法的基本原理：通過(guò)每次新拓展一個(gè)距離最短的點(diǎn)，同時(shí)更新與其相鄰的點(diǎn)的距離[5]，最終尋找到最短的路徑。根據(jù)優(yōu)化的Dijkstra算法，結(jié)合高校的實(shí)際交通路況和道路建設(shè)情況，分析出最佳的救援方案和疏散方案，最大化減少人員和經(jīng)濟(jì)損失。

3 展望

本文是在目前高校火災(zāi)預(yù)防措施的基礎(chǔ)上通過(guò)GIS實(shí)現(xiàn)在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和救援路徑方面的分析，具有一定的指導(dǎo)意義。但是實(shí)際發(fā)生火災(zāi)的時(shí)候的情形更為復(fù)雜化，各種突發(fā)因素也會(huì)造成實(shí)際情況與分析的結(jié)果不相符合。由于學(xué)術(shù)的研究不夠深入，導(dǎo)致在計(jì)算火災(zāi)影響范圍的時(shí)候并沒有考慮某些特殊材質(zhì)的燃燒情況，希望以后能夠結(jié)合GIS進(jìn)行更加深入的研究。