基于AHP和GIS的城市火災(zāi)風(fēng)險評估

摘要：城市火災(zāi)風(fēng)險評估對于降低火災(zāi)發(fā)生概率、減少火災(zāi)損失具有重要作用，而建立簡便高效的火災(zāi)風(fēng)險評估模型一直是熱點與難點問題。在收集、整理A市歷史火災(zāi)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合城市POI（PointofInterest，興趣點）數(shù)據(jù)，構(gòu)建A市火災(zāi)風(fēng)險評估體系。選出火災(zāi)起數(shù)、火災(zāi)傷亡人數(shù)、人口密度、人均生產(chǎn)總值、距消防站距離、消火栓覆蓋率等12個評價指標(biāo)，采用層次分析法確定各指標(biāo)的權(quán)重。以500m×500m的漁網(wǎng)作為評價單元，構(gòu)建火災(zāi)風(fēng)險評估模型。通過GIS空間分析進(jìn)行指標(biāo)量化，最終得到A市火災(zāi)風(fēng)險評估圖。

關(guān)鍵詞：風(fēng)險評估；城市火災(zāi)；POI；層次分析法

中圖分類號：X932" " " 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A" " " "文章編號：2096-1227（2025）01-0026-03

火災(zāi)防控對于城市的發(fā)展至關(guān)重要，特別是超市、學(xué)校、醫(yī)院等人員密集場所，一旦發(fā)生火災(zāi)，極易造成重大的人員傷亡。對城市總體火災(zāi)風(fēng)險進(jìn)行研判和評估，有利于采取針對性措施解決重點突出問題。因此，科學(xué)合理地評估城市火災(zāi)風(fēng)險狀況已經(jīng)成為消防部門亟須關(guān)注的問題。近年來，眾多學(xué)者對于城市火災(zāi)風(fēng)險評估做了許多研究，尤亞云等[1]采用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)，建立動態(tài)城市消防安全協(xié)同治理效果評估模型，為全面提升城市消防安全水平提供決策支持。火災(zāi)風(fēng)險評估技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展要結(jié)合大數(shù)據(jù)，充分發(fā)揮定量風(fēng)險評估方法的優(yōu)勢和決策的科學(xué)性。GIS軟件在城市火災(zāi)風(fēng)險評估的應(yīng)用，不僅增加了數(shù)據(jù)的豐富性，同時，通過專題數(shù)據(jù)輔助專家打分，也提高了火災(zāi)風(fēng)險評估過程中的計算精度和效率。城市區(qū)域的火災(zāi)風(fēng)險評估的目的是根據(jù)不同的火災(zāi)風(fēng)險級別，配置消防救援力量，指導(dǎo)城市消防系統(tǒng)規(guī)劃。因此，本文通過層次分析法，同時結(jié)合GIS軟件分析，對城市火災(zāi)風(fēng)險進(jìn)行評估。

1 研究區(qū)域及數(shù)據(jù)來源

1.1" 研究區(qū)域概述

A市，位于廣東省東部偏南，介于東經(jīng)115°43′10″至116°21′02″，北緯23°05′40″至23°31′48″，總面積1 620.02km2。全市設(shè)18個鎮(zhèn)、7個街道、1個鄉(xiāng)、3個國營農(nóng)場。截至2022年末，全市戶籍人口251.65萬人，其中城鎮(zhèn)人口111.92萬人[2]。根據(jù)A市2012—2021年2919起較為重大的火災(zāi)數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，住宅發(fā)生火災(zāi)數(shù)量為1760起，高達(dá)60%，并且，電氣火災(zāi)是造成火災(zāi)事故最多的原因，總計1962起，占據(jù)總數(shù)的67%。因此，合理構(gòu)建火災(zāi)風(fēng)險評估體系，對于降低A市火災(zāi)風(fēng)險、減少火災(zāi)造成的損失具有重要意義。

1.2" 數(shù)據(jù)來源

本文通過高德、百度地圖等獲取A市的POI（Point of Interest，興趣點）數(shù)據(jù)，依據(jù)名稱、類型、經(jīng)緯度等對POI數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，對照火災(zāi)風(fēng)險評估體系重新進(jìn)行分類，獲得火災(zāi)起數(shù)、火災(zāi)傷亡人數(shù)、火災(zāi)經(jīng)濟(jì)損失、人口密度、人均生產(chǎn)總值、消火栓覆蓋率等12個指標(biāo)。

2 研究方法

2.1" 層次分析法

層次分析法是較為常用的指標(biāo)權(quán)重處理方法。該方法簡潔實用，并能夠取得較好效果。用層次分析法分析問題大體要經(jīng)過以下五個步驟：建立層次結(jié)構(gòu)模型；構(gòu)造判斷矩陣；層次單排序；層次總排序；一致性檢驗[3]。本文采用層次分析法，對A市火災(zāi)風(fēng)險進(jìn)行評估。其中，一級指標(biāo)分為三部分內(nèi)容，分別是危險性、暴露度和脆弱性（城市抵御風(fēng)險的能力）。其中，危險性包括火災(zāi)起數(shù)、火災(zāi)傷亡人數(shù)、火災(zāi)經(jīng)濟(jì)損失、易燃易爆化學(xué)品生產(chǎn)儲存企業(yè)；暴露度包括人口密度，人均生產(chǎn)總值，住宅，醫(yī)院、學(xué)校、托兒所、養(yǎng)老院，圖書館、博物館、檔案室；脆弱性包括距消防站距離、消防站分布、消火栓覆蓋率。

為了使城市火災(zāi)風(fēng)險評估體系盡可能地客觀，避免人為因素的主觀影響，采用調(diào)查問卷方式，隨機(jī)發(fā)送給8名風(fēng)險評估專家，再綜合8名專家給出的評估觀點并加以統(tǒng)計歸納，通過科學(xué)分析并打分來建立判斷矩陣。判斷矩陣的各要素采用1-9標(biāo)度法。

對應(yīng)于判斷矩陣最大特征根的特征向量，經(jīng)歸一化后記為W。定義一致性指標(biāo)。為了衡量CI的大小，引入隨機(jī)一致性指標(biāo)RI。定義一致性比率。如果CR＜0.1，則可認(rèn)為判斷矩陣的不一致程度在容許的范圍之內(nèi)，通過一致性檢驗，否則需要對判斷矩陣進(jìn)行修正。根據(jù)專家評估小組的討論結(jié)果可以整理出各個判斷矩陣有關(guān)的研究結(jié)果，通過SPSS軟件計算得出各級指標(biāo)權(quán)重，見表1。經(jīng)過驗證，一致性檢驗均為通過。

2.2" GIS空間分析

GIS軟件能夠進(jìn)行復(fù)雜運算及數(shù)據(jù)分析，選擇合適的工具和方法，可以提高數(shù)據(jù)處理的效果和效率[4]。分別依次添加A市火災(zāi)數(shù)據(jù)、易燃易爆化學(xué)品生產(chǎn)儲存企業(yè)、住宅等數(shù)據(jù)，搜索創(chuàng)建漁網(wǎng)并打開，然后設(shè)置單元高度和寬度，選擇500m×500m的漁網(wǎng)作為研究區(qū)域的基本評價單元。幾何類型選擇輸出面要素，生成漁網(wǎng)。再通過剪裁工具使?jié)O網(wǎng)圖與A市行政區(qū)劃保持一致。打開漁網(wǎng)屬性，選擇分級色彩，值字段選擇Count，然后應(yīng)用。將A市行政區(qū)劃數(shù)據(jù)放置在漁網(wǎng)數(shù)據(jù)下方，得到各二級指標(biāo)漁網(wǎng)圖。

疊加分析是GIS中的一項非常重要的空間分析功能。疊加的結(jié)果不僅生成了新的空間關(guān)系，還將輸入的多個數(shù)據(jù)層的屬性聯(lián)系起來產(chǎn)生新的屬性關(guān)系。采用自然間斷點分級法對柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，并依據(jù)分類結(jié)果對區(qū)域?qū)傩员磉M(jìn)行分級賦值，實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化處理。搜索柵格計算器并打開，分別選擇一級指標(biāo)對應(yīng)的二級指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化后的柵格數(shù)據(jù)，乘以各自對應(yīng)二級指標(biāo)的權(quán)重再相加后，得到A市一級指標(biāo)圖。疊加表達(dá)式為：

3 火災(zāi)風(fēng)險評估圖分析

根據(jù)得到的數(shù)據(jù)圖進(jìn)行分析，可以得出A市火災(zāi)風(fēng)險的空間分布特征。即A市不同區(qū)域內(nèi)，其火災(zāi)風(fēng)險呈現(xiàn)出一定的差異性和聚集性。從危險性上可以得知，中高風(fēng)險區(qū)域主要集中在A市中心城區(qū)以及城市東部和北部的部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)，這與歷史火災(zāi)數(shù)據(jù)以及易燃易爆化學(xué)品生產(chǎn)儲存企業(yè)的分布位置相關(guān)。

基于暴露程度分析，城區(qū)中心地帶及東部部分區(qū)域存在中高風(fēng)險，主要原因在于這些區(qū)域經(jīng)濟(jì)繁榮，醫(yī)院、商業(yè)體及公共設(shè)施比較完善和集中，吸引了大量外來人口涌入，并且人員流動性非常大。這些區(qū)域存在的火災(zāi)風(fēng)險也較其他區(qū)域更大，火災(zāi)一旦發(fā)生，就會因為過大的人員密度而導(dǎo)致疏散和逃生困難，極易造成重大事故。因此，為降低其火災(zāi)風(fēng)險，必須注意合理設(shè)計與布局消防疏散逃生設(shè)施、路線，確保對火災(zāi)緊急情況的有效應(yīng)對。

通過對比分析發(fā)現(xiàn)，A市的老城區(qū)中心區(qū)域及東北部分區(qū)域更為脆弱。究其原因來看，該區(qū)域內(nèi)的消防站和消火栓在分布上存在一定的不合理。有的區(qū)域設(shè)置的消防站數(shù)量較少，有的距離火災(zāi)高發(fā)點的距離較遠(yuǎn)，使得火災(zāi)發(fā)生時不足以發(fā)揮其救援處置功能，致使錯過最佳撲救時機(jī)。一些老舊小區(qū)、綜合性市場等建筑的人員密集，燃燒物眾多，如果不能在火災(zāi)出現(xiàn)的第一時間予以及時處理，后續(xù)火勢擴(kuò)大后便難以短時間撲滅。基于此，在消防設(shè)施布設(shè)時應(yīng)綜合城市功能及當(dāng)前布設(shè)進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)置，消防部門應(yīng)與城建部門緊密協(xié)作，有效溝通，在城市規(guī)劃過程中充分考慮到消防設(shè)計，以此保證城市居民的安全。

從A市的火災(zāi)風(fēng)險評估圖可以得知，高風(fēng)險和中高風(fēng)險區(qū)域主要集中在城區(qū)中心和東部位置。這些區(qū)域人口密度大，建筑密集，經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)，人員流動大，火災(zāi)發(fā)生時容易造成嚴(yán)重后果。雖然消防站點的分布和消火栓的數(shù)量相對其他區(qū)域較多，但是仍然不能滿足當(dāng)?shù)氐南佬枨蟆Ｎ鞑繀^(qū)域多為山區(qū)，交通相對欠發(fā)達(dá)，人煙稀少，雖然距離消防站較遠(yuǎn)，消火栓數(shù)量分布較少，總體的火災(zāi)風(fēng)險為中低風(fēng)險。南部區(qū)域人口密度不大，醫(yī)院、學(xué)校等人員密集場所也相對較少，因此，總體的火災(zāi)風(fēng)險為中低風(fēng)險和低風(fēng)險。北部區(qū)域多為中低風(fēng)險和低風(fēng)險區(qū)域，靠近城區(qū)部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)存在中風(fēng)險區(qū)域。

4 結(jié)束語

根據(jù)A市的火災(zāi)風(fēng)險評估圖可以得知，城區(qū)中心以及東部部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)火災(zāi)風(fēng)險較高，應(yīng)該加大這些區(qū)域的消防安全整治和監(jiān)督檢查力度，同時，還應(yīng)該通過線上線下開展消防宣傳教育活動，增強(qiáng)群眾的消防安全意識。其他區(qū)域雖多為低風(fēng)險和中低風(fēng)險區(qū)域，總體的消防需求并不高，但也不能疏于防范，以免造成嚴(yán)重的火災(zāi)事故。總之，通過對城市火災(zāi)風(fēng)險的評估，消防部門可以及時發(fā)現(xiàn)和解決消防重點突出問題，提高城市火災(zāi)防控能力。因此，消防部門應(yīng)該高度重視城市火災(zāi)風(fēng)險評估工作，將科學(xué)研究和實踐經(jīng)驗相結(jié)合，不斷提高評估的準(zhǔn)確性和可靠性。只有這樣，才能更好地保障城市的火災(zāi)安全，為人們創(chuàng)造一個安全的生活環(huán)境。

參考文獻(xiàn)

[1]尤亞云，李強(qiáng)，申智超，等.基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的城市消防安全協(xié)同治理效果評估[J].消防科學(xué)與技術(shù)，2022，41（5）：630-634.

[2]揭陽市人民政府.普寧市概況[EB/OL].http：//www.jieyang.gov.cn/zjjy/xqgl/pns/

[3]王瑞豐，翟延亮，張寶君，等.基于GIS與AHP耦合技術(shù)的承德地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害危害性評價[J].現(xiàn)代地質(zhì)，2023，37（4）：1023-1032.

[4]朱萍.基于GIS-AHP的城市消防安全評估體系研究：以XX市為例[J].中國房地產(chǎn)業(yè)，2020（12）：51.