淺析GIS在建設高校火災風險評價和指揮系統(tǒng)中的重要性

朱邦仁 溫丹祺 楊簫 華北理工大學礦業(yè)工程學院

1 校園火災研究背景

隨著知識經濟時代的到來，高等知識型人才缺口逐漸增大，隨著國家對高等教育的重視，我國高等教育呈現迅猛發(fā)展的趨勢，根據《2016年全國教育事業(yè)發(fā)展統(tǒng)計公報》顯示，全國各類高等教育在學總規(guī)模達到3699萬人，其中，普通高等學校2596所（含獨立學院266所），比上年增加36所；成人高等學校284所，比上年減少8所。我國高等教育在急速發(fā)展的同時，學校的消防防范基礎設施卻沒有得到同步的發(fā)展。而且高校的建筑類型較多、建筑風格上的不同也導致火災隱患呈現多樣性。

從相關資料來看，目前高校的建筑多為小高層建筑，且人口密度較大，公寓的建筑風格多為內廊式，平面幾何尺寸長，每層房間布置密集且居住人數眾多，由于火災時疏散距離長和人多空間少的現實情況，多數學生會面臨擁堵在出口無法疏散的困境[1]。目前國內校園的火災預防系統(tǒng)都是以每個建筑為一個單元，各個單元之間相互獨立，火災一旦發(fā)生，不能及時將火災風險信息上報以至于不能及時規(guī)劃出合理的救援方案。以下是近些年來高校火災的案例。

表1-1 近期高校火災案例（部分）

2 GIS發(fā)展與應用研究

2.1 GIS發(fā)展

地理信息系統(tǒng)（Geography Information System，GIS）是一種以計算機為依托的信息處理系統(tǒng)，通過對采集到的地理空間數據進行管理、分析、處理，最終以可視化效果輸出。GIS憑借對空間數據分析和管理，將分析的數據進行細化和整合，最終其結果在決策支持上具有一定的指導性。近年來，地理信息系統(tǒng)逐漸滲透到各個專業(yè)領域，從最初的測繪、地礦以及制圖等傳統(tǒng)的應用領域逐漸拓寬到到交通運輸、環(huán)境監(jiān)控、工程建設、城市規(guī)劃，應急救援以及災害監(jiān)控與評估等領域[2]。

2.2 GIS應用研究

本次研究著重于研究GIS在對高校的風險評估和應急救援過程中的重要職責，結合當前的高校后勤火災預警管理情況，利用GIS的信息處理能力完善預警現狀。

（1）地圖操作：

通過GIS系統(tǒng)電子地圖功能，實現對火災地區(qū)的精準定位，查詢建筑位置信息、內部通訊設施、物業(yè)管理人員、和建筑的占地面積等屬性特征。同時實現地圖的漫游、放大和縮小等基本操作。

（2）風險評估

通過對以往相關研究的查詢，發(fā)現層次分析法[3]、模糊綜合評價[4]在風險評估方面的應用的較為廣泛，其本質上是通過專家的分析，根據不同的指標和權重最終得出分析結果。本研究是以模糊綜合評價法來對高校的建筑進行風險性評估，通過GIS空間數據分析和計算機技術，對各種模糊因素進行量化，將模糊綜合評價中的權重計算數學模型封裝在系統(tǒng)內部，最終以一種可視化的方式輸出。

（3）火災發(fā)展趨勢預測

目前通過建立數據模型分析計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)不適合針對這種影響因子不確定性火災來進行分析，結合實時的天氣風向接口，通過判別風的大小和方向，以一種非均勻制緩沖區(qū)對火災的發(fā)展趨勢進行預測。

（4）救援規(guī)劃

最短路徑分析算法的基本原理：通過每次新拓展一個距離最短的點，同時更新與其相鄰的點的距離[5]，最終尋找到最短的路徑。根據優(yōu)化的Dijkstra算法，結合高校的實際交通路況和道路建設情況，分析出最佳的救援方案和疏散方案，最大化減少人員和經濟損失。

3 展望

本文是在目前高校火災預防措施的基礎上通過GIS實現在風險評估和救援路徑方面的分析，具有一定的指導意義。但是實際發(fā)生火災的時候的情形更為復雜化，各種突發(fā)因素也會造成實際情況與分析的結果不相符合。由于學術的研究不夠深入，導致在計算火災影響范圍的時候并沒有考慮某些特殊材質的燃燒情況，希望以后能夠結合GIS進行更加深入的研究。