本发明专利技术涉及一种城市避难场所选址的优化方法及装置，所述方法包括：设置预设的选址规则；根据所述选址规则，获取待规划区域的相关参数及决策变量；将所述相关参数及决策变量，输入预设优化模型；输出需要避难场所的数量、位置、规模等级、总投入成本及疏散路径。该方法可用于大中城市避难场所的规划选址与建设时序的研究，以及有限资金投入下避难场所的规划选址与避难策略。即在避难场所建设投入最少的情况下，优化避难场所选址，使得避难场所的服务水平最高。
An Optimal Method and Device for Location Selection of Urban Refuge Places
【技术实现步骤摘要】
一种城市避难场所选址的优化方法及装置
本专利技术涉及城市规划和城市防灾减灾规划
，特别涉及一种城市避难场所选址的优化方法及装置。
技术介绍
近年来我国各类自然灾害频发，如2008年初我国南方大部分地区的冰雪灾害、2008年5月四川汶川8级地震、2010年4月青海玉树地震、2010年8月甘肃舟曲县泥石流、中国南方12省市不同程度的洪涝灾害，北京7.21特大暴雨等灾害,2013雅安地震等等。这些重大自然灾害的发生再次证明：我国大城市、特大城市人口财产集聚，一旦发生重特大灾害事故，将会严重威胁人民群众生命财产的安全。为保证突发性灾害事故发生后人员快速、有序疏散安置，最大限度地减少人员伤亡和财产损失，增强城市抵御灾害事故的整体能力，确保城市安全和稳定，规划建设和构建城市应急避难防御体系极其重要。随着《中华人民共和国城乡规划法》、《中华人民共和国防震减灾法》、《中华人民共和国突发事件应对法》和《汶川地震灾后恢复重建条例》、《自然灾害救助条例》以及《房屋建筑工程抗震设防管理规定》、《市政公用设施抗灾设防管理规定》等相关法律法规和部门规章发布，特别是发生了汶川大地震、玉树地震等特大和重大地震灾害，城镇防灾避难场所建设需求日益扩大。国家标准《防灾避难场所设计规范》(GB51143-2015)颁布，标志着我国应急避难场所的规划、建设跨入新的时期。北京、上海、天津、重庆、深圳、南京、南宁等城市先后规划、建设应急避难场所。2008年汶川地震后，国家提出建设应急避难场所是国际社会应对突发性事件的一项灾民安置措施，同时也是现代化大城市用于民众躲避地震、火灾、爆炸、洪水等重大自然灾害的安全避难场所。建全的城市应急避难场所已经成为一个城市基础建设设施完善的指标之一。根据应对灾种的不同，以及避难场所的物质形态的差别，可将应急避难场所分为场地型应急避难场所，包括广场、绿地、公园、操场、体育场等开敞空间，主要应对地震等地质型灾害，和场所型应急避难场所，包括体育场馆、学校教室、社会旅馆、救助站等承担避难职能的公共建筑，主要应对台风、暴雨等气象型灾害。根据应急避难场所承担的救灾职能、设施配置、有效容量、服务范围、以及人员避难时间，可将其分为紧急避难场所、固定避难场所和中心避难场所，如表1所示。表1应急避难场所分类、开放时间与设施配置。由于紧急避难场所承担暂时的避难职能，不需要或仅仅配置简单的设施就可满足功能的需求，其规划选址相对灵活且不需要专门投资建设，但是如何针对固定避难场所以及中心避难场所进行合理选址，一直是研究热点。目前，既有研究多从经济性、公平性的角度研究避难场所的布局，较多采取区位和层次分析法进行研究，确定避难场所的服务半径和人均指标；也有从安全性和可达性的角度，规划选址主要研究场所规模、地质地形、基础设施、疏散通道等条件；还有从有效性和实用性的角度，规划建设注重研究场地条件、物资储备和服务能力、指挥管理、标识系统等内容，但是缺乏综合考虑公平性、经济性和效益性，缺乏可操作性的具体方法。。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种从公平性与效率性的视角提出城市应急避难场所选址的优化方法，以解决城市应急避难场所规划建设中存在的这一关键问题。为了解决上述技术问题，第一方面，本专利技术实施例提供一种城市避难场所选址的优化方法，包括：设置预设的选址规则；根据所述选址规则，获取待规划区域的相关参数及决策变量；所述相关参数包括：预设范围内供给节点需要避难人员数量hj、所有避难场所待选点数目k、供给节点j到避难场所k的最短行程时间tkj、避难场所k对供给节点j中避难人员的吸引力γkj、避难人员从供给节点走到避难场所的最大允许时间Tmax、避难场所k的有效避难面积Sk、避难场所k的最大允许避难人数zk、i等级避难场所k的建设成本mik、选择避难场所的总数P和避难场所总的经费投入M；所述决策变量包括：将所述相关参数及决策变量，输入预设优化模型；输出需要避难场所的数量、位置、规模等级、总投入成本及疏散路径。进一步地，所述Tmax表示避难人员从供给节点走到避难场所的最大允许时间，等于避难场所最大覆盖路径除以居民的平均行走速度。进一步地，所述γkj表示避难场所对供给节点居民的吸引力，与供给节点居民数量和避难场所的建设规模成正比，与供给节点和避难场所之间最短距离的步行时间的平方成反比。进一步地，所述mik表示第i类避难场所k的建设成本，与避难场所的最大允许避难人数zk成正比，与避难场所类别的单位成本成正比。进一步地，在所述设置预设的选址规则步骤前，所述方法，还包括：识别待规划区域中所有供给节点与负载节点，生成供给节点位置矩阵与负载节点位置矩阵；所述供给节点包括居住区及居住用地，所述负载节点包括：公园、绿地、广场、学校、救助站、操场、体育场和社会旅馆；所述避难场所在所述负载节点中选址；根据网络拓扑关系计算所有供给节点至所有负载节点的路网路径，生成最短路径矩阵与逃生时间矩阵；根据供给节点内的建构筑物震害特征、人员组成特征估算各供给节点在灾害后需要实际救助的人数hj；根据负载节点的有效避难面积Sk，计算负载节点最大允许避难人数zk。进一步地，所述预设优化模型，包括：上层模型：mik＝ai×zk(3.6)xk∈[0，1]，ykj∈[0，1]式(3.1)目标函数，表示避难场所投入最少；式(3.2)约束条件，表示所有的需求点的避难需求都被满足；式(3.3)约束条件，表示居民的避难时间在最大允许时间之内；式(3.4)约束条件，表示每个避难点的总避难人数不能超过其承载人数上限；式(3.5)给出了避难点吸引力与距离及避难人口规模和建设规模之间的关系，其中α为调节系数，取值为0～1之间的常数；式(3.6)给出了避难场所的建设成本，其中i＝1，2，3，ai表示三类避难场所的人均建设成本，为常数。一个避难场所对应唯一的等级；下层模型：∑mik≤M(3.9)xk∈[0，1]，ykj∈[0，1]目标函数(3.7)表示所有居民避难的总时间最短。式(3.8)：约束条件，表示最多建设P个避难点，P由上层模型求得；式(3.9)：约束条件，总经济成本小于成本上限M，M由上层模型求得。第二方面，本专利技术实施例提供一种城市避难场所选址的优化装置，包括：设置模块，用于设置预设的选址规则；获取模块，用于根据所述选址规则，获取待规划区域的相关参数及决策变量；所述相关参数包括：预设范围内供给节点需要避难人员数量hj、所有避难场所待选点数目k、供给节点j到避难场所k的最短行程时间tkj、避难场所k对供给节点j中避难人员的吸引力γkj、避难人员从供给节点走到避难场所的最大允许时间Tmax、避难场所k的有效避难面积Sk、避难场所k的最大允许避难人数zk、i等级避难场所k的建设成本mik、选择避难场所的总数P和避难场所总的经费投入M；所述决策变量包括：输入模块，用于将所述相关参数及决策变量，输入预设优化模型；输出模块，用于输出需要避难场所的数量、位置、规模等级、总投入成本及疏散路径。进一步地，所述获取模块中的所述Tmax表示避难人员从供给节点走到避难场所的最大允许时间，等于避难场所最大覆盖路径除以居民的平均行走速度。进一步地，所述获取模块中的所述γkj表示避难场所对供给节点居民的吸引力，与供给节点居民数量和避本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种城市避难场所选址的优化方法，其特征在于，包括：设置预设的选址规则；根据所述选址规则，获取待规划区域的相关参数及决策变量；所述相关参数包括：预设范围内供给节点需要避难人员数量hj、所有避难场所待选点数目k、供给节点j到避难场所k的最短行程时间tkj、避难场所k对供给节点j中避难人员的吸引力γkj、避难人员从供给节点走到避难场所的最大允许时间Tmax、避难场所k的有效避难面积Sk、避难场所k的最大允许避难人数zk、i等级避难场所k的建设成本mik、选择避难场所的总数P和避难场所总的经费投入M；所述决策变量包括：
【技术特征摘要】
1.一种城市避难场所选址的优化方法，其特征在于，包括：设置预设的选址规则；根据所述选址规则，获取待规划区域的相关参数及决策变量；所述相关参数包括：预设范围内供给节点需要避难人员数量hj、所有避难场所待选点数目k、供给节点j到避难场所k的最短行程时间tkj、避难场所k对供给节点j中避难人员的吸引力γkj、避难人员从供给节点走到避难场所的最大允许时间Tmax、避难场所k的有效避难面积Sk、避难场所k的最大允许避难人数zk、i等级避难场所k的建设成本mik、选择避难场所的总数P和避难场所总的经费投入M；所述决策变量包括：将所述相关参数及决策变量，输入预设优化模型；输出需要避难场所的数量、位置、规模等级、总投入成本及疏散路径。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述Tmax表示避难人员从供给节点走到避难场所的最大允许时间，等于避难场所最大覆盖路径除以居民的平均行走速度。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述γkj表示避难场所对供给节点居民的吸引力，与供给节点居民数量和避难场所的建设规模成正比，与供给节点和避难场所之间最短距离的步行时间的平方成反比。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述mik表示第i类避难场所k的建设成本，与避难场所的最大允许避难人数zk成正比，与避难场所类别的单位成本成正比。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述设置预设的选址规则步骤前，所述方法，还包括：识别待规划区域中所有供给节点与负载节点，生成供给节点位置矩阵与负载节点位置矩阵；所述供给节点包括居住区及居住用地，所述负载节点包括：公园、绿地、广场、学校、救助站、操场、体育场和社会旅馆；所述避难场所在所述负载节点中选址；根据网络拓扑关系计算所有供给节点至所有负载节点的路网路径，生成最短路径矩阵与逃生时间矩阵；根据供给节点内的建构筑物震害特征、人员组成特征估算各供给节点在灾害后需要实际救助的人数hj；根据负载节点的有效避难面积Sk，计算负载节点最大允许避难人数zk。6.如权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，所述预设优化模型，包括：上层模型：mik＝ai×zk(3.6)xk∈[0，1]，ykj∈[0，1]式(3.1)目标函数，表示避难场所投入最少；式(3.2)约束条件，表示所有的需求点的避难需求都被满足；式(3.3)约束条件，表示居民的避难时间在最大允许时间之内；式(3.4)约束条件，表示每个避难点的总避难人数不能超过其承载人数上限；式(3.5)给...
【专利技术属性】
技术研发人员：赫磊，胡群芳，王飞，解子昂，高晓昱，冯浩，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海,31
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