大数据背景下台风灾害应急物流车辆调度优化仿真

台风灾害事件发生后的救援阶段,应急救援物资有限且物资需求点对物资需求具有不确定性。现有调度数学模型只考虑了救援车辆调度距离以及时间等因素,没有考虑到提供给受灾点的救援物资可能存在不足或是过量及其对应应急救援效果的影响,导致调度成本过高。针对以上问题,提出基于离散蜂群的台风灾害应急物流车辆调度优化模型。考虑到提供给受灾点的应急物资可能不足或是过量的特点,在设定受灾点所需物资量遵从正态分布的前提下,以最小化物资分配不足和供应过量所带来的损失、车辆调度成本为优化目标,考虑受灾点对服务时间的要求和车辆承载能力等约束,构建了紧迫性需求条件下的调度问题的优化模型,并采用离散蜂群算法对调度问题优化模型进行求解。实验结果表明,所提模型与其他调度数学模型相比,有效降低了应急物流车辆调度成本,可为台风灾害应急管理者提供科学的决策依据。     

突发事件下大规模人员临时应急避难所的选址研究

近年来突发事件时有发生,人员紧急疏散显得日益重要。本文研究了突发事件下人员临时应急避难所的选址问题,基于单一指派约束和容量约束的设施选址问题(SSCFLP)研究基础,假设疏散时间随机和选址网络随机,考虑一个星期和一天中不同时间段疏散人员数量不同的现时情况,建立临时应急避难所选址模型,并采用启发式算法进行求解,确定临时应急避难所的数量和位置,并通过实例验证模型的可靠性。将人群聚集在临时应急避难所等待救援,可以节约救援车辆等资源,大幅减少疏散时间,提高人员应急疏散效率。     

基于建筑群震害仿真的应急疏散路径规划方法研究∗

地震中沿街建筑的破坏通常会造成邻近道路大面积瓦砾堆积导致道路不畅,对应急救援产生不利影响。传统区域瓦砾堆积分析通常由单体结构分析并推演至区域层面,其过程需要大量数据支持且计算过程繁重。为突破这一瓶颈,使用弹塑性时程分析工具对研究区域内建筑地震损伤情况进行计算,并将精确到每一时刻的建筑动力响应和损伤指标结果进一步用于区域瓦砾堆积仿真计算,其计算速度和精确性可进一步匹配应急救援的时间和精度需求。所采用的震害仿真工具能考虑建筑结构类型差异,并且可充分考虑结构动力特性与地震动破坏力特征。 最后,以龙头山镇建筑群为例,基于区域瓦砾堆积仿真结果,采用 Frank-Wolfe 算法为各受灾点进行疏散路径规划,研究方法可为震后应急疏散提供参考。     

基于强化学习布谷鸟搜索算法的应急无人机路径规划

无人机可以在灾后救援中分析灾情,搜寻人员,提高救援的效率。为保证无人机在受灾区域的飞行安全,建立了较为全面的路径模型并提出了高效的求解算法：考虑路径长度、风险成本、高度成本和平滑程度四个指标,建立应急无人机路径规划模型;提出一种基于强化学习的布谷鸟搜索算法对模型求解。实验结果表明：提出的模型和算法能够更加有效地解决应急场景下的无人机路径规划问题,提升无人机在受灾区域飞行的安全性,为应急管理决策者规划出高质量的无人机救援路线。     

面向地震灾情时序变化的应急救援物资需求动态预测研究

对应急救援物资需求进行高效、精准的动态预测,是保障受灾群众基本生活、提高灾害应急救助效率的重要技术保障,也是灾害科学研究领域的热点问题。在深入分析地震应急救援及物资需求特点的基础上,提出了"基于时序变化的救灾物资需求预测模型",针对受灾人口的年龄分布对物资需求量的影响进行分析,建立向量模型来描述人口结构对生活类救援物资的影响。综合考虑受灾群众的心理和家庭观念等因素,分析了"不考虑家庭规模"、"典型农村留守人员组成的家庭为主体"、"普通三口之家为主体"等家庭组成,对三种情境下的应急救援物资需求进行了模拟。通过分析生活类物资和取暖御寒类物资的需求变化与受灾人口的变化之间的关系。最后通过实际案例,证明了针对饮用水和帐篷等救援物资动态需求预测模型的合理性。     

考虑多目标的灾后伤员转运与应急医疗物资分配研究

自然灾害发生后，往往有大量的伤员需要救治，所以选择合适的地点建立临时医院并且为不同受伤程度的伤员制定转运计划，提高伤员的生存概率是灾后应急救援的关键。针对灾后伤员转运及应急医疗物资分配问题，综合考虑伤员转运车辆数量有限、应急医疗物资到达临时医院的时间对伤员生存概率的影响、灾区道路状况和临时医院容量限制等因素，构建了最大化伤员总生存概率和最大化车辆行驶道路安全性的灾后伤员转运和应急医疗物资分配双目标模型，设计多目标粒子群算法对模型进行求解。最后，通过案例分析和对关键参数进行敏感度分析，验证模型的有效性，得到相关结论可为灾后应急管理决策提供参考。研究结果表明，当应急医疗物资无法在伤员转运至临时医院之前到达时，综合考虑伤员转运与应急医疗物资分配，更能够增大伤员的生存概率。     

非常规突发事件救援物资输送的路径优化研究

鉴于非常规突发事件的突发性和不可预测性,为保证救援的有效性,需要及时确定应急救援路径,以最短的时间将足量的救援物资送到事故点。根据事故的严重程度不同,需要不同数量的救援物资。由于救援点的救援物资数量有限,当非常规突发事件灾害性强时,一个救援点无法满足事故点的物资需求,则要求多个临近救援点同时参与输送救援物资的任务。该文主要研究在实时/时变的复杂道路状况下,非常规突发事件发生后多救援点实施的应急救援物资输送的路径优化问题,通过改进遗传算法实现动态路径调整达到求解最短路的目的,实现了应急救援物资路径动态优化,为救援团队提供准确、及时、可视化的救援方案,提升救援效率。     

中国自然灾害区域应急救援中心布局设计研究

我国自然灾害频发,且灾害区域分异特征明显,然而应急救援基地布局与建设仍存在着救援力量部署缺乏针对性、基地运行机制不完善、跨区域协同救援体系不健全等问题。针对自然灾害进行综合区划,建设区域应急救援中心、对救援力量进行针对性部署,是优化我国突发事件区域应急联合救援体系的有效途径。在分析我国自然灾害区域分布特征的基础上,对我国进行区域划分,提出遵循依托现有的原则,在各区域内设立区域应急救援中心,同时对救援网络构建、中心建设与运行机制进行思考:将我国划分为九大区域,依托国家陆地搜寻救护基地,由政府牵头、大中型企业投资入驻,建设九大区域应急救援中心;建立以消防为主,其他救援力量为辅的综合应急救援队伍等观点认识。     

基于智慧校园人脸识别的地震灾害应急救援方法研究

在地震灾害应急救援中由于无法准确定位救援位置,导致救援速度比较慢,因此,研究基于智慧校园人脸识别的地震灾害应急救援方法,构建一个包含校园内所有人员的基础信息库,并安装相关人脸识别设施。地震灾害发生后,对设备采集信息进行识别,确定地震灾害中校园内被困人员数量以及被困人员最后出现区域（即被困区域）,以建筑破坏指数表示地震灾害下校内建筑结构风险,将建筑结构风险由高至低划分为5个等级,结合智慧校园人脸识别、校内建筑结构风险等级以及路网模型,生成包含基础资料、校内复合灾害分析与应急救援要素规划等的地震灾害应急救援方案,根据救援方案完成救援力量的合理部署,再加上多种救援技术的应用,最终实现有效的地震灾害应急救援,并提出安全优先、安保优化等校园防震减灾规划策略。     

依据自然灾害风险区划的应急救援物资储备数量管理——以北京风雹灾为例

自然灾害发生时,应急救援行动是拯救生命、减少损失的重要手段之一,而应急救援物资储备管理是决定应急救援行动成败与否的关键环节。该文以北京市为研究区域,依据防灾、减灾、救灾的基本需求和根本目标,构建区域自然灾害风险评估模型,确定区域自然灾害综合风险值和风险区划图;以北京市风雹灾为例,提出区域自然灾害应急救援物资储备管理的数理模型和集成优化策略。从理论上,为区域自然灾害应急救援物资储备管理决策提供建议。     

震后多品种应急物资多级配送中的选址-路径模型

地震发生后的应急物资配送是地震救援工作开展的关键。震后应急物资配送往往需要建立多级应急物流中心和规划物流中心间的配送路径,而且应急物资的需求具有多样性。基于这些特点,以总运输成本最小为目标,考虑应急物流中心的容量限制以及应急物资配送的多级性和多样性,建立了震后多品种应急物资多级配送选址-路径问题的混合整数规划模型。该模型选择由供应点、物资集散地、配送中心和需求点构成的多级配送网络,将帐篷、食物和药物作为应急救援物资。最后,采用一个汶川地震中物资配送的实例验证了模型的有效性和可行性。     

一种求解铁路应急供应车站选址问题的优化算法

针对铁路应急物资供应车站的选址问题,采用遗传算法并引入免疫系统中抗体多样性的维持机制的策略,提出了一种新的进化算法——免疫遗传算法。首先,确定各个需求车站的实际需求,然后在保证应急救援尽快展开的前提下,以区域中各个应急供应车站到需求车站的需求量与路程之间的乘积之和最小为目标,建立了一个铁路应急供应车站选址的模型,运用免疫遗传算法求解。最后,通过算例表明了模型的可行性和有效性。     

考虑惩罚成本和恐慌心理的灾后应急救援决策优化研究

近年来,全球重大突发事件多发频发,如何制定科学合理、高效稳健的灾后应急救援策略十分必要。基于此,将惩罚成本和恐慌心理新概念纳入灾后应急救援决策研究,构建政企协议应急救援决策模型,剖析政企合作灾后应急救援的效用机制与策略选择,并借助数值算例验证模型的有效性。研究结果表明：惩罚成本分担行为和灾后民众恐慌心理程度对灾后应急物资救援效率均存在显著性作用关系。其中,惩罚成本分担行为在分散决策下强化政府统筹调控功能,驱动协议企业完善升级,是促进应急救援系统发挥整体效能的能动因素。而民众恐慌心理程度在集中决策和分散决策情形下均表现为消极制约作用,缩减应急物资服务需求,阻碍应急治理体系优化提升。     

基于P-center问题的国家级应急物资储备设施选址优化布局研究

中国是世界上受自然灾害影响最严重的国家之一,合理规划国家级应急物资储备设施将极大地减少灾害所造成的损失。考虑到应急管理更关注救援的有效性,本研究构建国家级应急物资储备设施选址模型(EFLP),即拓展的P-center问题,该模型考虑了地区人口分布、经济条件、交通状况和多重覆盖关键地区等综合因素,并利用变邻域(VNS)算法完成求解。研究结果表明,优化布局应急物资储备设施,能够保证应急物资及时送达灾区;同时,实验计算结果显示了变邻域算法的良好性能。     

基于多元统计分析的火灾灾后抢险物资配送模型研究

传统物资配送方法存在配送物资效率低、配送成本高等缺点,为了及时确定抢险物资应急救援路线,向火灾受灾点快速配送抢险物资,提出基于多元统计分析的火灾灾后抢险物资配送模型。建模时采用多元统计分析法分析火灾受灾点救援需求和配送路线连通随机性,以及救援出发点对受灾点的最大覆盖范围的限制,利用加权贝叶斯算法将物资配送多目标规划问题转变成单目标规划问题,建立抢险物资配送单目标规划模型;运用遗传算法对模型求解,并采用惩罚函数处理模型中的约束条件,实现物资在受灾点之间均衡分配。     

多情景震后城市应急医疗救援网络结构特征研究

城市应急医疗服务设施系统在震时发挥重要的医疗救援作用,是驱动城市防灾韧性的重要因素。为了保障强震后的城市应急医疗救援,强化网络关键节点、优化网络空间布局。基于建筑物、应急医疗设施和道路网络等城市系统的模拟仿真,构建不同地震灾害强度下城市应急医疗救援的供需场景。该文采用复杂网络技术构建城市应急医疗救援网络模型,分析多情景震后网络社团结构与特征参数。以某城市应急医疗服务设施系统为例进行实例分析,表征多情景地震灾害对应急医疗救援网络结构的具体影响,为优化城市应急医疗救援网络的结构鲁棒性和网络抗毁性提供决策支撑。     

面向多用户类型的泥石流应急灾害信息特征可视化方法

泥石流具有突发性、发生地点不确定性、响应时间紧迫、危害性严重等特点,而应急状态下泥石流风险图可用于辅助科学决策、保障应急救援能力以及提升公众安全意识,以达到防灾减灾的目的。针对泥石流灾害可视化对象众多,且不同用户类型的可视化需求和偏好不一样等问题,本文选定汶川七盘沟泥石流为研究对象,以泥石流时空过程模拟结果和灾害专题数据作为数据基础,根据不同用户类型在应急状态下对颜色和符号的认知能力,以及对应的可视化需求,构建应急状态下面向多用户类型的泥石流灾害信息特征可视化技术体系。实验结果表明:其研究成果有助于提高公众对于泥石流灾害风险意识,为决策者科学有效决策和救援人员快速救援提供参考意见。     

基于地震灾害背景的县(市)应急救援能力建设需求评价

县(市)地震应急救援能力的强弱直接关系到地震应急救援工作的成效。我国有2000多个县(市),其面临的地震危害性程度、当前的社会经济发展水平和具有的资源环境条件等存在明显的差异,短期内不可能也没必要在全国所有县(市)都以大致相同的标准开展地震应急救援能力的建设。因此需要各县(市)确立不同的建设需求类型及其相应的建设内容,实现分类指导、适度建设的目标,从而在整体上提高我国的地震应急救援能力。基于县(市)地震灾害背景数据和防震减灾能力数据,对县(市)地震应急救援能力建设需求进行了评价,提出了县(市)地震应急救援能力建设需求类型分类方案,给出了各类型县(市)地震应急救援能力建设内容和建设项目选择的宏观建议,为各县(市)开展地震应急救援能力建设提供参考。     

基于GSO改进TOPSIS的灾区救援道路选择研究——以地震为例

灾区道路选择是灾后应急救援必须解决的问题之一,现有的灾区救援道路选择模型中较少考虑评价指标之间的相关性。该文构建了基于格兰姆——施密特正交化法(Gram-Schmidt Orthogonalization,GSO)的客观赋权评价方法(Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution,TOPSIS)灾区救援道路选择综合评价模型。在构建的模型中,利用GSO去除指标间相关性所造成的信息重叠,通过对地震灾区的道路损毁率、二次灾害危险度、地震烈度这三项指标进行深入分析。以汶川地震数据为例,验证了所构建模型的有效性,研究结果对灾区救援道路选择研究提供了新的思路。     

地震应急期关键时间阶段划分研究

在研究我国地震应急救援相关法律法规、预案,以及汶川、玉树、盈江、彝良和海地、东日本等国内外地震应急救援案例的基础上,将地震应急期划分成应急启动、紧急救援、过渡性安置等3个阶段,并对各阶段的持续时间、主要工作及其先后次序进行了梳理.在实际抗震救灾工作中,这3个阶段不是互不相干、相互独立的,而是存在一定的时间相关性.这就需要指挥者对不同阶段的重点工作优先考虑,同时兼顾各项相关工作,保证抗震救灾工作的顺利进行.