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浅析GIS在城市公共安全应急救援的应用.doc

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浅析 GIS 城市 公共安全 应急 救援 应用
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1龙岩学院资源工程学院毕业论文题 目:浅析 GIS 在城市公共安全应急救援的应用 资源工程学院浅析 GIS在城市公共安全应急救援的应用【摘要】随着城市功能的日益复杂化,现代城市生活所需面临的风险也随之增加。所以世界各国都越来越加地重视在城市突发安全事件后所采取的应急救援措施。因此,在发生重大的公共安全事件后,根据灾害事件现场反馈的信息、以及应急救援力量和资源的空间分布情况等信息,并利用地理信息系统(GIS)的空间分析功能,对安全事件进行分析并生成分析预案,再根据实际情况制定应急事件救援预案;进而采取迅速而有效的救援行动。救援结束之后,清理事故现场,解除封锁,并总结分析此次救援行动,并将它导入地理信息库中做为案例分析。本文的主要研究内容是探讨基于 GIS 应对城市发生了公共安全事件之后的应急救援,并通过对毒气泄漏事故的救援分析对 GIS 在公共安全应急救援中的应用进行进一步地分析。【关键词】公共安全;GIS;空间分析;网络分析;应急事件救援21 引言......................................................................42 地理信息系统...............................................................42.1 GIS 空间分析................................................................................................................................................52.1.1 叠加分析....................................................................................................................................................52.1.2 缓冲区分析.................................................................................................................................................52.1.3 网络分析.....................................................................................................................................................53公共安全应急救援决策........................................................53.1 应急救援决策流程分析.............................................................................................................................63.2 应急救援决策中主要步骤........................................................................................................................63.2.1 接警处警.....................................................................................................................................................63.2.2 应急救援.3....................................................................................................................................................63.2.3 应急恢复与结束........................................................................................................................................74案例分析——化工厂毒气泄漏应急救援..........................................74.1 化工厂应急救援流程................................................................................................................................74.1.1 缓冲区的确定...........................................................................................................................................74.1.2 最佳路径分析...........................................................................................................................................94.1.3 应急救援..................................................................................................................................................124.1.4 搜救与疏散.............................................................................................................................................124.2 应急化工厂毒气泄漏解决思路分析....................................................................................................125 结语.......................................................................126 致谢.......................................................................137参考文献...................................................................148 abstract...................................................................1541.引言21 世纪来临,全球城市化进程加快。同时也伴随着城市人口地急剧增长,城市面临着前所未有且越来越为复杂多样的城市公共安全问题,严重地威胁着城市的可持续发展,给城市治理带来了更为复杂的挑战。例如 2001 年美国发生的 9.11 事件发生在人口密集的城市高楼聚集地内,2003 年韩国大邱市地铁火灾事件,以及 2003 年 SARS 在我国城市肆虐等[1]。且根据有关部门统计结果表明,我国每年因各种类型的公共安全事件和灾害事故等造成大量的人员伤亡,同时也造成了不可挽回的经济损失 [2]。而传统的应急救援手段缺乏统一的指挥,接警处警速度也慢,不能够在较短时间内做出最为合理的应急救援预案,拖延了救援的最佳时期,往往造成了很多不必要的损失。而基于地理信息系统的应急救援系统将处理大量的城市地理信息和空间信息,能更好根据事故情况进行科学决策,协调各救援力量进行安全救援。这样能够在很大程度上改善城市的公共安全救援面貌。并在此基础上通过更为科学有效的应急预案,实施更加及时高效的应急救援方案,能够极大地降低城市所受灾害的影响,减少不必要的人员伤亡和财产损失。本文的主要研究内容是探讨基于 GIS 的城市应急救援系统在发生公共安全事故后进行高效的救援行动。其中应急救援系统将要通过地理信息系统中的缓冲区分析和网络分析等对事故地进行分析研究,为部署救援决策提供依据。同时通过公共安全的应急救援流程,将救援工作更好地统一规范化,充分利用现有的资源,并合理的分配救援力量,挽回损失。本文还将通过漳州市的某化工厂毒气泄漏事件作为例子进一步分析基于地理信息系统(GIS)在公共安全应急救援中的应用。2 地理信息系统地理信息系统(Geographic Information System 或 Geo-Information system,GIS)是一种专门用于采集、存储、管理、分析和表达空间数据的信息系统。能够为用户实时地提供多种空间和相关的动态地理信息,并且相对于传统的信息处理方法有着显著的区别。传统的信息管理系统信息量繁杂,臃肿,查询时间较长等,而地理信息系统它能更加便捷地分析数据和数据可视化等优点。在城市公安安全应急救援中的分析中,充分利用 GIS 的分析能力进行空间分析,所得分析结果能够为相关人员进行及时开展组织救援行动提供参考。本案例将利用 ArcGIS10.2 软件进行相应的数据处理和空间分析,在公共安全领域的综合应急救援工作中面对化工厂的毒气泄漏事件,主要完成以下几个方面的步骤:首先确定发生灾害事故发生现场的位置,然后对该地区进行缓冲区分析,进而利用 GIS中网络分析的最佳路径分析,选择最佳的救援与逃生路径,减少救援所需时间,挽回可能造成的不必要的损失。最后灾害事故结束之后,将该事件所面临灾害情况,所采用应对措施及各项救援中所暴露的不足皆导入地理信息数据库中,进行分析总结。2.1 GIS空间分析2.1.1 叠加分析空间叠加分析(spatial overlay analysis)是指在统一的坐标投影下,将两幅或两幅以上的图层进行叠加,得到一个新图层的分析方法,所得新图层包含原图层所有要素属性。在叠加分析过程中主要是主要涉及数据类型间的叠加。即点、线、面两两的叠加。在5ArcGIS 中叠加分析主要适用于一些最佳栖息地、学校、住宅等这类的适宜性分析的位置选取。通常叠加分析需要分析考虑众多的不同类型因素,并且还需分析考虑各因素的重要性等。2.1.2缓冲区分析缓冲区分析是指分析目标对象对周围事物所造成的影响,根据目标所属的类别(如点、线或面)来确定影响的范围,标出其缓冲区范围。以便为特定的分析或者决策提供依据。2.1.3网络分析在人们的现实生活中,存在着许多不同种类的网络,如交通网络、水系网络、城市基础设施网络 [3],而地理信息系统中网络分析就是对这些不同的网络系统进行分析 [4]。其中网络分析中的最短路径分析主要用来计算并显示从目标点到源的最短路径或者最小成本路径。在发生灾害事故之后,利用 GIS 对所发生事故的地域进行分析,其中利用缓冲区分析分析灾害事故所造成危害范围,并将所造成的危害范围进行分级。叠加分析将对事故范围的重要地物及聚集区进行提取,便于管理公共安全的相关部门进行部署决策。而网络分析中的最短路径分析将对事故范围内的道路情况进行分析,根据实际情况,设置障碍点,选择最佳的救援和逃生路径,减少不必要的人员伤亡,最大限度地挽回损失。3公共安全应急救援决策城市在发生突发公共安全应急事件后,能否在最初开始阶段迅速且有效的采取应急救援方案,将决定整个事件能否得到最为有效地控制,也将决定能否把事故损失降至最低 [5]。而当灾害事故发生之后应尽快生成应急救援方案,并调动一切抢险救援力量如工程抢险、交通管制、消防救援、医疗救助、人员疏散和专家支持等在事故发生后控制其发展,并尽快营救受灾人员,减少人员伤亡和财产损失。3.1应急救援决策流程分析应急救援决策主要分为三部分,即接警处警、应急救援、应急恢复与结束。其中应急救援首要便是接警及处警,在事故发生的最初阶段,及时做出有效反应,调到最近救援力量以最快速度赶往事故现场判明灾情,为决策提供最准确的信息能够将事故的危害降至最低。而事故发生之后所进行的应急救援通过所建立的应急救援系统通过对灾情分析,将进行一系列的应急救援行动如(交通管制、人员疏散、物资配送、警戒划区、现场监控等)能最为有效、科学的调动救援力量,进一步减少事故所造成的损失。当事态最终得到有效控制后,应急救援决策将对现场进行清理并解除警戒,至此将宣布应急救援结束,同时恢复事故前该事故区的交通秩序。并将该事故录入到 GIS 信息数据库中,并总结经验教训,为此类事件积累经验。公共安全应急救援决策流程如下所示。6Y Y N YNY应急救援决策流程图 3-13.2应急救援决策中主要步骤3.2.1接警处警接警和处警是指公共安全救援部门处理对来自如(固定电话报警、手机、网络信息、即时简讯等)和其他各类形式的报警信息 [6]。而接警就是通过开通报警电话,建立重点时段重点坚守,并与公安、医院、消防等建立统一的接警平台。当某地发生安全事故时, 地理信息系统将根据报警人员的电话号码或者其所提供的事故地点关键词等快速且准确的定位到事发地点。并根据事发地所处位置,确定其位于哪个管辖区域。并在第一时间组织管辖区域的救援力量 (如公安、消防、交警、医院等) 到达事故现场进行救援。3.2.2应急救援确定事故位置后,通过 GIS 快速甄别、选择,并按照最短路径分析调配救援力量,从而指挥应急救援力量第一时间赶赴现场。在各救援力量到达事故现场后迅速展开救援行动,这时可根据 GIS 所提供的应急救援方案组织人员疏散,实施交通管制,物资的配送,警戒区划分及现场监控等实施现场应急救援。在救援过程中,GIS 将判断现场救援事故的控制情况,若发现事故现场情况没得到有效控制,则将申请救援,并依据受灾情况合理地扩大应急救援。3.2.3应急恢复与结束在对公共安全事故进行救援过程中,应根据事态进展判断灾害事故是否得到了有效控制,若依然没得到有效控制,则应当再根据当前事故所处状况相应的增加救援力量,以求事故发生 接警处警信息反馈应急救援应急恢复与结束 总结评价申请增援现场清理解除警戒扩大应急警情判断事态控制制NN请在此放置您的文字各力量救援人员疏散交通管制划分警戒区7最终有效控制事态发展。反之,灾害事故得到了有效控制,则应进行现场清理及解除警戒,同时宣布应急救援结束。再通过地理信息系统将发生至此地的救援行动的状况录入到案例数据库中,并对该次应急救援行动进行评估统计和分析。4案例分析——化工厂毒气泄漏应急救援位于漳州市芗城区胜利东路九龙公园附近的某氯气化工厂发生毒气泄漏事故,氯气化工厂所在位置位于图 4-1 中的 point A。(该图所采用的比例尺为 1:100)。图 4-1 漳州市九龙公园示意图在化工厂毒气发生泄漏之后,依据应急救援的流程模式,救援部门首先进行接警处警。在根据所接收的报警信息进行定位并进行初步的灾情分析,然后协调最近的应急救援力量最短时间赶赴事发地点进行进一步的灾情分析。判明了基本的事故灾害情况之后,协调各部门进行紧急的应急救援。并根据所掌握的基本情况及所能查阅调集的相关地点路段数据,周边居民聚集地等建立缓冲区模型。并根据建立起的缓冲区范围,建立最佳的逃生救援路径。4.1 化工厂应急救援流程4.1.1缓冲区的确定有毒气体(氯气)在空气中传播一定时间且当其浓度超过危险值时,人在接触之后将会出现中毒现象,并将导致轻度中毒昏迷、中度中毒致伤、及重度中毒致死等或者其他不同程度的症状。 [7]。且相距泄漏源越近,相应浓度也将越高,所处时间越长,所受伤害也将越大。对毒气泄漏事件所造成危害范围进行估计,能为应急救援指挥提供所需必要的科学依据。为了分析的方便,将毒气泄漏事件所将造成伤害范围划分为三个区域 [8]。致死区:位于致死区的人离泄漏源较近毒气浓度高于任何地区,因而将吸入大量的毒气,最终导致该区的多数人重度死亡。重伤区:本区内所在人员中毒程度将低于致死区,但仍可能有人会出现重度或中度中8毒反应,同时仍必须在医院接受检查与治疗,少数人依然会因中毒而死亡。致伤区:该区内毒气在空气中含量低于重伤区,因而一般的重伤致死情况在该区不会出现,该区中毒人员只需接受身体检查,以及普通的住院观察,若无特殊反应几日就可出院。一般的重伤致死情况在该区不会出现,该区中毒人员只需接受身体检查,以及普通的住院观察,若无特殊反应几日就可出院。利用毒气扩散模型(盒子模型)计算毒气泄漏伤害范围 [9]。计算重气云团的半径公式:(4.1)tVgr 210a020 })/](/)-({[π式中:r——t 时刻重气云团的半径,m;r0——重气云团的初始半径,m;ρ 0——重气云团的初始密度,kg/m 3;ρa——空气的密度,kg/m 3;V0——重气云团的初始体积,m 3;t——泄露开始后时间,s。计算重气云团内部有毒气体的浓度为:( ≥ ) (4.2)5.13/0xC)( x3/10以化工厂为事故地点,计算毒气泄漏危害范围。假设某氯气(相对密度为 2.50)储存区发生泄漏事故,采用毒气扩散模型,确定致死区、重伤区和致伤区的生成半径约为200、500、1000m。再根据氯气事故泄漏模型通过 ArcGIS10.2 软件建立缓冲区分析的三重缓冲区。在ArcCatalog 建立数据集“化工厂”、“医院”、“警察局”、“居民点”、“超市”、“学校”、“道路”、“面”等,并在“化工厂”数据图中标出“化工厂”、“学校”、“医院”、“警察局”等所在位置,并选择工具“分析”中“缓冲区分析”,接着在“缓冲区分析”中选择“多环缓冲区分析”命令,在弹出如图 1 所示的“多环缓冲区”对话框中,在“输入要素”选择“化工厂”,在“输入要素类”中选择“D:\遥感实习\化工厂\HGC.shp”。在“距离”中选择“添加”选项,根据毒气泄漏模型的模拟计算结果确定所建“致死区”、“重伤区”和“致伤区”缓冲半径,分别为 200、500 和 1000m。并在当前地图窗口中显示结果。如下图 4-2. 9图 4-2 确定缓冲区范围图经过图 4-2 上述操作后,最后单击“确定”按钮,生成如图 4-3 所示的三重缓冲区。图 4-3 缓冲区范围图4.1.2最佳路径分析根据毒气扩散模型确定下致死区、重伤区和致伤区范围后,进行查询,查询最近且不在事故范围内的医院。并按照所生成的最大缓冲区进行障碍点的设置,在对现行交通不带来更大压力的前提之下,尽可能的少设置障碍点,封锁尽可能少的路段,最终所生成的路10径将为所需的最短亦或是最佳路径。图 4-4 确定邻近医院点在选定了医院之后,进行最短路径分析。点击打开 Network Analyst 右上角的图层属性表。在 Analysis Settings 中设置要求。其中在 Impedance(阻抗)中分别选择 length 和mint,设置完成后,按应用,然后确定。图 4-5 最短路径操作步骤点击 solve,完成以上步骤,形成最短路径图像如下。
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