基于大數據的城市消防安全評估體系研究

梁凱　陳銀雷　王陳　張思源　王景鑫

摘要：本文以溫州市發展過程中存在的消防安全問題為契合點，應用大數據技術統計城市空間類型分布，構建城市容納本體與外界風險相結合的分類指標評估體系，充分分析城市不同區域的火災風險大小，旨在為智慧型城市的消防安全治理提供可靠的風險評估方法，對于提高城市安全治理能力，解決城市公共安全問題具有重要意義。

關鍵詞：消防安全；大數據；火災風險；城市安全治理

一、城市消防安全風險評估現狀

隨著城市化的發展，城市人口和建筑密度呈不斷上升趨勢，城市火災的發生越發頻繁，城市建設的快速推進催生出火災高負荷的建筑業態和救援高難度的施救場所，如大量高層建筑、地下建筑、城市綜合體、產業園、小微園等，造成的危害和損失也與日俱增。

消防安全作為城市綜合防災體系構建的關鍵，歷來受到全社會的廣泛關注[1]，消防安全反映在城市治理方面的核心在于強化火災預防及安全風險管控兩個維度，須提高對城市火災風險的預測性研判和綜合性評估。消防風險評估是對城市火災預防治理以及應急救援能力的一種考察方法，主要通過應用安全系統工程原理和方法，對特定系統區域發生火災事故的危險性進行定性或定量分析。消防安全評估是安全管理和決策科學化的基礎，是依靠現代科學技術預防火災事故的具體體現[2-5]。目前，在消防安全評估研究方面，多數學者采用如文獻、案例、實地調研的方法開展目標區域的消防安全現狀分析，根據分析結果提出針對性的定性意見；依據目標區域的火災風險狀況，建立分級指標體系，運用科學的評價方法構建評價模型，量化火災風險值大小，采取相應的對策措施。傳統的消防評估方法在一定程度上能夠評價區域的消防安全水平，但是缺乏科學、合理化的指標體系，不能夠充分反映出該地區的消防安全治理水平，已無法滿足新時代的要求。地理信息系統即GIS技術是一種集地理信息與計算機數據分析結合的空間分析技術，在對各類空間屬性和非空間屬性數據的管理、操作、空間數據分析和顯示方面具有很大的優勢，可以較好優化評估流程，能夠利用該技術直觀評估，可以通過建模與計算，精確評估區域風險指數，對避免和減少城市火災事故、提高城市本質安全化建設提供理論依據和指導[6-8]。

二、基于GIS技術的城市火災風險評估指標體系的構建

（一）火災風險指標構建

利用GIS技術對城市的空間數據進行處理。核密度分析可以顯示出不同區域內火災事件的集聚程度，通過可達性分析計算各區域消防設施的覆蓋程度和便捷性[9-10]。應用的技術主要有城市POI大數據、高德路徑規劃、手機信令大數據等。采用高德、百度、騰訊等多個大數據平臺數據構建城市POI大數據庫，精確識別城市用地地類和城市特殊區域的空間分布。通過路線規劃接口精確模擬城市道路車行實況，利用手機信令數據，通過手機用戶在基站之間的信息交換來確定用戶的空間位置，精確識別人口密度，挖掘人口時空特征。根據數據建立的分類指標體系如圖1所示，將城市火災風險分為物體本體風險和外界風險。其中物體本體風險分為基礎風險指數和附加風險指數。基礎風險指數由本體的用地性質確定；附加風險指數由居住用地人口密度、用地開發強度確定。外界風險指數由各類易燃易爆、化工危險源等級指標和周邊建筑距離指標綜合確定。

（二）火災風險評估因子選擇

火災風險評估單位可分為消防安全重點單位和其他單位用地兩大類。消防安全重點單位根據消防安全重點單位界定標準確定，并根據城市安全重點單位職能變化

進行調整。細化評估單位從區域建筑物本體和外源風險兩個方面考慮，建筑本體風險主要與建筑所述功能相關，根據功能劃分，可分為公共服務類、交通市政倉儲類、危化設施三大類，其中公共服務類單位包括如商圈、禮堂、學校及館藏單位等，交通市政倉儲類包括如輕軌站點、機場、車站及用地大于20公頃的倉儲等，危化設施包括油庫、天然氣液化氣儲配設施、化工、燃氣工業及易燃易爆危險品倉庫、加油站等高風險單位。相比消防安全重點單位，其他用地單位的綜合面較為廣泛，主要為一些特定面積大小的各類基礎設施。根據以上評估單位的劃分，構建相應的火災風險評估因子指數，評估因子可分為本體因子與外源因子，評估因子指數權重配備參考如下表2、3所示。火災風險評估本體因子的權重根據區域用地分類、用地類別、基礎風險指數、開發強度、居住用地人口密度、高層建筑和特殊區域（歷史文化建筑）等進行分類賦值。開發強度根據公共服務設施強度分區做調整，將開發強度三區作為風險指數基本值（1.0），開發強度一至五區由1.4-0.6的等差數列對應分為五個級別。高層建筑指標方面，將15-29層高層建筑取值1.8，30層以上建筑取值2.2。歷史文物建筑根據面積進行賦值，面積范圍在1000m2取值1.2，處于1000至5000m2取值1.4，當面積大于5000m2取值1.6。火災風險評估外源因子的權重根據區域用地分類、用地類別、基礎風險系數及外建筑與危險源距離及風險調整系數等進行賦值，其中所包含的危化設施、化工危險源和易燃易爆化學物品需要另外確定外建筑與危險源的距離及相關調整系數。用地分類包括化工危險源和易燃易爆化學物品、城市交通可達性、消防力量配比，針對危化品使用單位，其外建筑與危險源距離及風險調整系數通過直線距離進行確定，其基礎的風險系數都在1以上，綜合的火災風險指數在4以上；對于城市交通可達性，根據不同時間的擁堵系數，計算城區極端車行情況，通過自然間斷法劃分層級區域，通過數學模型計算城市空間可達性最高區域，模擬人群聚集區；針對消防力量配比方面，通過量化消防站救援力量、消防站車行覆蓋面積及微型消防站等其他消防設施確定外源風險因子。

火災風險指數按照本體風險和外源風險兩種因素疊加后，按0-10數量單位區間確定。通過評估單元測算，各本體風險指數做了相應調整。風險評估單元值處于分

級臨界值時靠用上一級。人口密度指標風險指數依據現狀人口密度數據和《城市用地分類與規劃建設用地標準》控制要求，采用現狀人口密度指標計算。高層建筑風險指數采用現狀數據。消防安全重點單位作為火災風險評估的主要本體因子，其它普通單位作為一般本體因子。另外，將易燃易爆、化工危險源等作為外源因子，以此綜合確定評估因子。綜合而言，根據城市火災防控實際情況，可根據量化范圍將城市區域火災風險等級分為五個等級，具體分級如下表4所示，風險等級分別為極高風險區、高風險區、中風險區、一般風險區和低風險區，其中風險等級具體的特征描述通過發生的火災事故的可能性及類型、火災傷亡或直接經濟損失進行衡量。

結語

大數據技術在社會安全治理中有著無限的潛能和廣闊的應用前景，成為各個行業的研究熱點。以大數據技術為基礎，建立數據庫與實地數據結合，利用現代可視化技術進行火災隱患評估和預測，重點關注火災高風險場所，包括易燃易爆危險品場所、人員密集場所、高層建筑及城市商業綜合體、地下空間、出租房、九小場所及老舊居民小區等火災易發區域。將區域風險評估分為本體與外源兩部分因子，根據該區域用地分類類別、人口密度和城市開發強度，對不同類型的建筑場所劃分基礎風險系數、火災風險指數，結合危險源與外建筑的風險調整距離，綜合確定評估指標因子，通過評估因子的賦值，量化城市區域的風險等級，將城市區域火災風險等級分為極高風險區、高風險區、中風險區、一般風險區和低風險區五個級別。以此作為依據，綜合分析特定城市區域的消防安全形勢，構建該地區消防安全區域風險模型，研究制定針對性的解決對策，對提高智慧型城市的消防安全治理能力，解決城市公共安全具有重要意義。

參考文獻

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作者簡介：梁凱（1995- ），男，漢族，陜西蒲城人，碩士研究生，助教，研究方向：建筑防火。

基金項目：溫州市科技局基礎性軟科學研究科研項目“基于大數據的城市消防安全評估模型構建及應用研究-以溫州市經開區為例”（項目編號：R20220047），本文為該項目的階段性成果。