距離綜合評價法在應(yīng)急避難場所找尋中的研究

文/王玉庭，魏祎璇，倪旻睿，吳金順，潘嵩

（1.華北科技學(xué)院安全工程學(xué)院,北京065201; 2.北京科技大學(xué)，北京100083；3.寧波諾丁漢大學(xué)，浙江寧波315100；4.北京工業(yè)大學(xué)，北京100000）

應(yīng)急避難場所是應(yīng)對突發(fā)公共事件的一項災(zāi)民安置措施，是現(xiàn)代化大城市用于民眾躲避火災(zāi)、爆炸、洪水、地震等重大突發(fā)公共事件的安全避難場所。隨著近年來地震等自然災(zāi)害的不斷頻發(fā)，人員傷亡情況的不斷出現(xiàn)，我國對應(yīng)急避難場所的建設(shè)也日益重視。本研究旨在模擬地震等自然災(zāi)害發(fā)生時，通過測試人員佩戴眼動儀在真實(shí)場景中的找尋過程進(jìn)行分析，進(jìn)而判斷該地區(qū)應(yīng)急避難場所的可達(dá)性，并通過距離綜合評價法對測試人員的結(jié)果進(jìn)行排序，從而總結(jié)出相關(guān)結(jié)論。

1.距離綜合評價方法

1.1 距離綜合評價方法的基本原理

綜合評價的功能主要體現(xiàn)在利用綜合評價方法解決分類或排序問題，而距離綜合評價方法的基本思想是描述被評價事物的多個指標(biāo)。若將該指標(biāo)看成變量，則在幾何上將會形成一個高維空間，而每個被評價事物由反映它的多個指標(biāo)值在該空間中決定一個點(diǎn)。因此從幾何角度來看，綜合評價的對象就是高維空間中的一些點(diǎn)，以虛擬的最優(yōu)樣本點(diǎn)、最劣樣本點(diǎn)作為參考點(diǎn)，然后計算各樣本點(diǎn)到參考點(diǎn)的距離，距最優(yōu)樣本點(diǎn)越近越好，距最劣樣本點(diǎn)越遠(yuǎn)越好。

1.2 距離綜合評價方法分析步驟

（1）設(shè)用p個指標(biāo)對n個被試者的實(shí)驗時長進(jìn)行綜合評價，并將原始數(shù)據(jù)構(gòu)成矩陣X'。

（2）指標(biāo)同向化：若p個指標(biāo)中存在逆指標(biāo)或適度指標(biāo)，則將其轉(zhuǎn)化為正指標(biāo)，轉(zhuǎn)化后構(gòu)成數(shù)據(jù)矩陣X。

（3）無量綱化：可采用比重法等方法對數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱化，變換后數(shù)據(jù)矩陣可記為Y'。

（4）構(gòu)造加權(quán)數(shù)據(jù)矩陣。以各指標(biāo)權(quán)重作為主對角線元素構(gòu)造對角矩陣，記為W，其中，各指標(biāo)權(quán)重可采用變異系數(shù)法確定，則加權(quán)數(shù)據(jù)矩陣為：

（5）確定參考樣本。由于指標(biāo)已正向化，所以可用所有參評樣本中各指標(biāo)的最大值構(gòu)成最優(yōu)樣本，用各指標(biāo)的最小值構(gòu)成最劣樣本，分別用Y+和Y-表示。

（6）計算距離。計算各樣本點(diǎn)與最優(yōu)樣本及最劣樣本的距離和計算樣本點(diǎn)距最優(yōu)樣本點(diǎn)的相對接近度：

根據(jù)相對接近度Ci的大小對樣本評價對象進(jìn)行排序，Ci越大，表明樣本評價對象的排名越靠前。

2.實(shí)例分析

2.1 案例介紹

本研究旨在模擬突發(fā)事件發(fā)生時居民找尋應(yīng)急避難場所的應(yīng)急疏散行為，實(shí)驗地點(diǎn)為北京元大都城垣遺址公園附近，參與實(shí)驗的所有被試者對該區(qū)域的熟悉程度完全相同。實(shí)驗過程中采用Tobii Pro Glass2眼動儀對18名被試者進(jìn)行記錄。由于實(shí)驗總體找尋時長能反映出居民到達(dá)應(yīng)急避難場所的效率高低，即實(shí)驗總時長越短，該附近應(yīng)急避難場所的可達(dá)性越好，因此對影響實(shí)驗總時長的指標(biāo)—注視電子導(dǎo)航總時長、注視電子導(dǎo)航次數(shù)、手機(jī)旋轉(zhuǎn)次數(shù)與折返行為次數(shù)進(jìn)行整理分析，其原始數(shù)據(jù)指標(biāo)如表1所示。

表1 18位被試者的4項影響指標(biāo)原始數(shù)據(jù)

2.2 指標(biāo)同向化

由于注視電子導(dǎo)航總時長、注視電子導(dǎo)航次數(shù)、手機(jī)旋轉(zhuǎn)次數(shù)、折返行為次數(shù)均為逆指標(biāo)，將前兩項指標(biāo)用倒數(shù)法將其正向化，后兩項指標(biāo)利用轉(zhuǎn)換公式，即max-x將其轉(zhuǎn)化成極大型指標(biāo)。為了減少計算誤差，研究人員對注視電子導(dǎo)航總時長、注視電子導(dǎo)航次數(shù)數(shù)值乘以100，可得轉(zhuǎn)化矩陣X，如上所示。

2.3 無量綱化

對上面矩陣采用比重法進(jìn)行無量綱化，即X中每一元素除以其所在列所有元素平方和的算術(shù)平方根，得數(shù)據(jù)矩陣如下所示：

2.4 構(gòu)造加權(quán)數(shù)據(jù)矩陣

采用變異系數(shù)法確定各評價指標(biāo)權(quán)重，構(gòu)成對角矩陣如下：

則加權(quán)矩陣為：

將各指標(biāo)中最大（小）值構(gòu)成的最優(yōu)（劣）樣本分別表示如下：

2.5 計算距離

計算各樣本點(diǎn)與最優(yōu)樣本及最劣樣本的距離D+i和D-i，并計算相對接近度Ci，按Ci的大小進(jìn)行排序，結(jié)果如表2所示。

表2 被試者距離綜合評價法排序

3.結(jié)果分析

本研究以找尋應(yīng)急避難場所中影響找尋時長的各指標(biāo)為基礎(chǔ)進(jìn)行評價，體現(xiàn)出各指標(biāo)對找尋過程中的影響程度。由于實(shí)驗存在較強(qiáng)個人主觀性，因此實(shí)驗結(jié)果可在一定程度上表明如下：

（1）按實(shí)驗完成時長排序時，前9位被試者中僅有1位女性用時較短，占11.1%，其余全為男性，占88.9%。且根據(jù)距離綜合評價法得出的排序中，前9名中77.8%為男性；而后一半被試者中，僅有2位男性相對用時較長，占22.2%，其余全為女性，占77.8%。

（2）根據(jù)距離綜合評價法得出的排序中，按應(yīng)急避難場所可達(dá)性分析，排名前2位被試者均處于前一半范圍內(nèi)且均為男性，排名后2位被試者均處于后一半范圍中且均為女性。也就是說，在參與實(shí)驗測試的人員中，男性在找尋應(yīng)急避難場所過程中的效率相對較高。

（3）18位被試者共在3個方向上找尋到目的地，其中到達(dá)西方向的有14位，到達(dá)東方向的有3位，到達(dá)北方向的僅有1位。同時，通過距離綜合評價法得出的排序表明，排名在前2位的分別到達(dá)東方向及西方向的應(yīng)急避難場所，說明這兩處應(yīng)急避難場所可達(dá)性相對較好。同時，77.8%的被試者最終都到達(dá)西方向應(yīng)急避難場所，可見該處應(yīng)急避難場所可達(dá)性相較更高。