地震灾害应急物资需求预测及调拨模型与方法研究
地震灾害是最为严重的自然灾害之一，一旦发生地震，常常给人民的生命财产安全带来巨大的损失。当地震发生后，地震灾害应急救援工作会立即启动，以防止地震灾害的进一步扩大，减轻受灾地区的损失。地震灾害应急物资是地震灾害应急救援工作的重要保障，很大程度地影响着应急救援工作的质量和效率。因此，面对频发的地震灾害，建立科学、有效的应急物资管理决策模型，对于提高地震灾害应急救援的能力，减轻地震灾害引起的生命财产损失具有重大意义。近年来，国内外学者已经提出了一系列应急物资需求预测及调拨的决策模型，并依据地震灾害的特点不断地对现有决策模型的原理与算法进行改进，使其更加适应地震灾害发生后的特殊环境。目前，地震灾害应急物资需求预测及调拨的模型、方法和理论体系都已比较成熟，但从实际的应用结果来看，仍然存在一些问题。比如，应急物资需求预测与调拨中各部分内容相互作用、联系紧密，共同组成一个庞大的有机系统，虽然现有的应急物资需求预测与调拨模型研究较为广泛，但都仅仅关注其中的某个或某几个方面，研究内容较为零散，较少对应急物资需求预测及调拨进行系统、整体的研究。其次，地震灾害通常影响较大，受灾区域在空间上分布广泛并且下垫面受灾程度在空间上分布具有不均匀性。现有的地震灾害应急物资需求预测及调拨的模型与方法中较少考虑受灾程度在空间分布上的不均匀性，致使所建立的模型无法反映灾区的实际受灾情况，产生不合理的计算结果。再次，地震灾害中广泛存在着不确定性，包含信息的不完备性、随机性和模糊性等，如何针对这些不确定性建立合理的模型仍然有待进一步的研究。 本文针对现有地震灾害应急物资需求预测及调拨研究中对系统性、空间非均匀性和不确定性考虑不足的问题，采取系统工程的方法对地震灾害应急物资需求预测及调拨中各个环节与组成部分进行综合分析、系统建模，在准确掌握地震灾害相关基础知识、空间信息技术、不确定性理论和应急物资管理决策方法的基础上，力求以把握应急物资需求预测及调拨全过程的系统性为前提，充分反映灾区的空间非均匀性和不确定性，提出科学、有效的地震灾害应急物资需求预测及调拨模型与方法。应用结果表明，本文所提出的方法能够提高现有地震灾害应急物资需求预测及调拨模型的决策效果，并对系统工程方法、空间信息技术和不确定性理论在地震灾害领域的专题型应用研究进行了补充，具有良好的理论创新和集成创新价值。 本研究主要内容包括：⑴基于空间案例推理的地震灾害应急物资需求预测模型与方法：针对震后灾区信息不完备的特点，提出采用案例推理方法来预测应急物资需求情况，同时考虑到地震灾害对下垫面造成的受灾程度在空间分布上具有不均匀性的特点，向传统的案例推理方法中引入空间信息，并重新设计适用于处理空间信息的案例表达和案例检索方法，实现空间信息技术与案例推理的无缝集成，解决了目前地震灾害应急物资需求预测中对地震灾区的信息不确定性、受灾程度的空间非均匀性考虑不够的问题，为应急物资需求预测以及应急物资调拨模型的构建提供有力支撑。⑵考虑道路随机受损的地震灾害应急物资分发中心选址模型与方法：针对地震后道路受损随地震受灾程度呈现空间非均匀性以及道路受损随机性的特点，利用空间信息技术在地震灾区受灾程度空间表达、基础地理信息处理和灾区路网数据分析管理等方面的优势，以预计地震烈度图为依据，结合历史统计数据，建立地震烈度和道路受损程度之间的关系，提出了基于改进P-median模型的考虑道路随机受损的地震灾害应急物资分发中心选址模型，解决了以传统P-median模型为代表的分发中心选址确定性模型对道路不同程度受损和随机受损考虑不足的问题，为应急物资分发中心选址提供更加客观、全面和完备的选址方案。⑶基于模糊目标规划的地震灾害应急物资分配调度模型与方法：针对地震灾害应急物资分配调度的多目标特性以及多个决策目标重要程度之间存在模糊性的特点，充分利用空间信息技术的优势，使用灾区各类空间数据，构建应急物资分配调度的重点性、高效性和公平性目标函数。同时运用模糊集理论和目标规划方法，设计模糊目标规划方法处理多个目标之间的模糊性，提出了基于模糊目标规划的地震灾害应急物资分配调度模型，解决了由于目标之间的模糊性导致模型无法准确建立的不足，为应急物资分配方案和车辆运行路线的规划提供了全新的解决思路，能够真实、充分和准确地反映了灾区应急物资的分配调度实际情况。
灾害救援;物资调拨;目标规划;预测模型
华中科技大学
博士
系统分析与集成
张秋文
2016
中文
F259.22;F253.9
124
2017-05-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）