基于WebGIS的公共場所火災應急救援系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

劉亞靜，翟永強,2，毛明江

（1.河北聯(lián)合大學 礦業(yè)工程學院，河北 唐山 063009；2.河北省唐山市交通局，河北 唐山 063009；3.中建三局 第三建設工程有限責任公司，湖北 武漢 430073）

火災是發(fā)生最頻繁且極具毀滅性的災害之一[1,2]。近年來，醫(yī)院、學校、賓館飯店、KTV、商場超市等公共場所火災事件發(fā)生頻繁，造成了嚴重的人員傷亡和經(jīng)濟損失[3,4]。傳統(tǒng)的應急救援體系，采用人工報警、接警的方式，存在救援速度慢、滅火效率低和人員疏散不及時的缺陷[5]。為了提高對公共場所的火災事故發(fā)生的敏感度，實現(xiàn)火災事故處理的有效性[6,7]，急需利用計算機技術(shù)和地理信息系統(tǒng)技術(shù)，開發(fā)公共場所火災應急救援系統(tǒng)。本文以WebGIS為技術(shù)手段，研究和開發(fā)了公共場所火災事故發(fā)生后的應急救援系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)建設目標

本系統(tǒng)的建設目標是要建成針對公共場所火災的應急救援系統(tǒng)，服務于消防部門，實現(xiàn)信息查詢、管理、火災分析、應急調(diào)度。系統(tǒng)采用了唐山市消防信息和公共場所信息、醫(yī)院的空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)。此系統(tǒng)面向消防部門，為他們提供快捷的、直觀的符合自己需要的數(shù)據(jù)與圖像等信息。系統(tǒng)長遠的發(fā)展目標是不斷地引入國際上領(lǐng)先的網(wǎng)絡信息技術(shù)，并開拓新的相關(guān)服務領(lǐng)域。該系統(tǒng)設計的主要目標有：

1）全面支持公共場所消防信息的數(shù)據(jù)信息化。系統(tǒng)的功能集成了消防信息，包括消防栓基本信息、消防栓分布信息、各個地區(qū)查詢、消防栓覆蓋范圍分析等功能，可供用戶查詢。

2）全面、完整地管理各類數(shù)據(jù)。能實現(xiàn)各種信息的集成，為系統(tǒng)數(shù)據(jù)的更新提供平臺；系統(tǒng)具有快速、方便地對各類信息進行查詢、檢索、統(tǒng)計的功能。

3）能快速摸清火災地區(qū)的空間分布，特別是確定火災蔓延范圍的空間分布，能以電子地圖平臺為基礎(chǔ)，完善消防預警、發(fā)布、分析、輔助決策等功能。

本系統(tǒng)可以為消防部門提供更直觀、便捷的工作平臺，為業(yè)務的高效處理及決策支持提供有效工具。

2 總體功能設計

系統(tǒng)采用Web技術(shù)，以及ESRI公司的ArcGIS系列軟件作為開發(fā)工具，通過ArcGIS Server Flex API進行二次開發(fā)，結(jié)合ArcGIS for Server提供地圖服務，借助VS平臺和SQL+SDE數(shù)據(jù)庫，前端采用Flex技術(shù)和ActionScript語言。

系統(tǒng)采用模塊化設計管理，各模塊相互獨立又互相聯(lián)系。根據(jù)公共場所應急救援的工作流程及以上分析，基于WebGIS的應急救援管理系統(tǒng)主要是由圖1所示的5個功能模塊組成。

1）地圖基本操作模塊。GIS地圖功能模塊為本系統(tǒng)的主要模塊，負責完成與地理地圖相關(guān)的漫游、縮放、定位、鷹眼、圖元選擇及自定義距離測量等功能。在地圖上直觀地提供事故的發(fā)生地點、事故現(xiàn)場周邊環(huán)境、事故可能影響范圍等宏觀因素，為應急救援指揮提供決策與判斷所需的地理信息。同時可以在地圖上顯示事故場所有關(guān)的危險物品或可能引起事故的危險源，供應急救援指揮了解事故可能造成的影響大小、范圍，能快速為應急救援提供數(shù)據(jù)來源。

2）基本信息管理模塊。系統(tǒng)存儲了公共場所主要建筑的空間分布信息、屬性信息以及相應的內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息，通過數(shù)據(jù)分析，在火災發(fā)生時能夠快速了解火情發(fā)生地點及周邊的情況，了解消防裝備所在的位置和相關(guān)的消防通道。同時，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對火災現(xiàn)場的監(jiān)控，及時掌握各種數(shù)據(jù)，便于救援隊伍實時掌握火災現(xiàn)場情況，對火災蔓延進行分析。

3）應急救援模塊。應急救援是針對火災發(fā)生時的緊急情況制定的應急處理預案。應急救援預案主要是對應急機構(gòu)、人員與職責、技術(shù)與裝備、設施與物資、指揮與協(xié)調(diào)和救援行動等方面預先作出的科學而有效的具體安排和要求，指導應急部門和人員快速、有序、高效地開展應急救援行動，防止因應急行動組織不力而導致救援場面混亂或延誤最佳應急救援時機，最大限度地降低災害造成的人員傷亡和財產(chǎn)損失。

4）逃生路線分析模塊與應急救援車輛調(diào)度模塊?；贕IS的最短路徑分析原理，首先可以為被困人群提供最佳的逃生疏散路徑，同時可以利用緩沖分析原理分析出離著火點最近的消防救援隊伍的方位，為救援隊伍提供最快捷的救援路徑。除此之外，消防人員可以查看公共場所內(nèi)部的消防設施分布，指揮被困人員充分利用消防資源，在剛剛發(fā)生火災而救援人員未達到現(xiàn)場時實施自救。

5）火災事故評估模塊?；馂氖鹿试u估主要包括火災災情評估、災情損失報告和救援搶險總結(jié)。主要是對火災發(fā)生后，事故造成的災情進行評估，對人民生命財產(chǎn)等造成的損失給以評估，方便保險理賠，以及對救援搶險工作進行總結(jié)。

圖1 系統(tǒng)功能設計

3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設計

數(shù)據(jù)是公共場所火災應急救援系統(tǒng)運行的基礎(chǔ)。本系統(tǒng)采用屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)相結(jié)合的方式共同管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)。

1）空間數(shù)據(jù)。系統(tǒng)使用唐山市市區(qū)地圖作為地圖底圖，進行地圖矢量化，并且對我校校園以及第五教學樓內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖形數(shù)據(jù)進行詳細矢量化。消防機構(gòu)信息、消防栓信息、醫(yī)院信息、公共場所信息等各類信息分別作為不同圖層，供系統(tǒng)使用；屬性數(shù)據(jù)，如小區(qū)名稱、醫(yī)院名稱、消防栓等屬性則可通過互聯(lián)網(wǎng)資源得到，將其添加至唐山市市區(qū)矢量地圖相應圖層上，然后對地圖進行坐標系選擇、配準、地圖修飾、建立網(wǎng)絡數(shù)據(jù)集等相關(guān)處理，最終得到滿足系統(tǒng)功能應用的數(shù)據(jù)，如表1所示。

表1 地圖圖層數(shù)據(jù)

表2 屬性數(shù)據(jù)表

2）屬性數(shù)據(jù)。地圖上對應的數(shù)據(jù)的詳細信息使用SQL Server數(shù)據(jù)庫進行存儲，根據(jù)地圖上要素的編碼和數(shù)據(jù)庫中的具體信息相對應，進行詳細信息的查詢。詳細信息無法獲得的采用數(shù)據(jù)模擬進行系統(tǒng)開發(fā)。

3）屬性數(shù)據(jù)庫設計。主要數(shù)據(jù)表有用戶表、權(quán)限表、用戶權(quán)限關(guān)系表、醫(yī)院表、消防表、公共場所表。屬性表中數(shù)據(jù)主要用于提供系統(tǒng)中各種實體進行屬性查詢和用圖來進行屬性查詢，以及以屬性來查詢圖形功能，給系統(tǒng)所有功能提供數(shù)據(jù)源。如表2所示。

4 系統(tǒng)主要功能實現(xiàn)

1）基本信息查詢功能。本系統(tǒng)提供了3種基本查詢功能，可以方便用戶快速在地圖上定位，方便用戶按所感興趣的不同屬性數(shù)據(jù)進行查詢選擇?？臻g查詢可以讓用戶查詢某一點、線、面的不同距離的空間覆蓋要素。查詢功能根據(jù)系統(tǒng)需要，細分為公共場所查詢、消防機構(gòu)查詢、醫(yī)療機構(gòu)查詢、消防設備查詢4個子查詢。

2）應急救援功能。根據(jù)火災模擬功能針對火災危險性、火災蔓延進行分析，通過緩沖區(qū)分析實現(xiàn)火災發(fā)生地起火蔓延情況，實現(xiàn)模擬著火點，添加起始點，分析最佳路徑，如遇道路障礙，重新分析路徑。最短路徑實現(xiàn)運用Network Analysis分析功能。

系統(tǒng)采用WebGIS為技術(shù)手段，實現(xiàn)了公共場所基本信息管理、應急救援消防設備、消防通道管理以及人員合理疏散、醫(yī)療救援場所查詢以及最優(yōu)路徑分析、救援車調(diào)度等功能。系統(tǒng)可應用于學校、醫(yī)院、商場、超市、娛樂場所等人員密集的場所的應急救援管理。

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