基于GIS的宿迁市消防站布局选址研究

许稷

[摘要]随着城市的发展，可用地块不足导致消防站无法布置于最优区域的现象时有发生，对此，本文通过案例，应用AreGIS软件中的最小化设施点数模型，解决了消防站布局选点问题。

[关键词]消防站布局；ArcGIS；最小化设施点数模型；最大覆盖范围模型

消防站布局规划是城市消防专项规划的核心。如何科学合理地在可用地块中布置消防站，并以最少的资金投入实现消防站服务范围的全覆盖，是规划从业人员面临的主要问题。ArcGIS软件中的“设施优化布局分析”功能，能够在确定系统需求的前提下，结合已有设施分布情况，根据特定优化模型，从用户建立的设施点位置数据库中科学挑选位置，实现设施最优布局。本文拟采用该种方法解决消防站规划布局问题。

1原理概述

1.1GIS设施优化布局功能简析

ArcGIS常用優化模型有最大化覆盖范围模型、最小化阻抗模型、最小化设施点数模型、最大化市场份额模型、目标市场份额模型、最大化人流量模型。其中，消防站布局通常使用的为最大化覆盖范围模型及最小化设施点数模型。

最大化覆盖范围模型通过数据模拟，能够在所有候选设施选址中确定一处最佳位置，使得设施坐落于该处时能够保证服务对象数量最多。在消防站布局规划中应用该模型，能够实现在城市某一分区中合理确定一处消防站位置，使得该消防站能够保护其范围内尽可能多的建筑。

最小化设施点数模型在上述模型基础上进一步优化，将设施数量不仅限定于一处。该模型能够通过分析交通网络状况，在保证覆盖所有区域的前提下，从候选设施选址中确定最少设施需求数量及布置位置。在消防站布局规划中应用该模型能够实现整个城区的消防站点布局工作，在保证消防站覆盖能力的前提下，尽可能减少消防站建设数量，降低投资成本。

1.2消防站最优布局原则

规划消防站应能保证消防车辆5 min能够抵达城区范围内任意火场，确保灭火救援时效性；为减少投资成本，城区消防站数量应在满足需求的前提下尽可能少；规划消防站应能落实用地。

2案例分析

以宿迁市消防站规划布局为例。中心城区现状仅有4处消防站（队），保护范围达3522 km，平均辖区面积近90 km，远超规范建议的4-7 km。目前，中心城区范围内可用地块有限，是宿迁消防规划面临的主要问题。下面将从五个方面展开消防站选址研究。

2.1道路网络建模

宿迁市道路等级分为快速路、主干路、次干路、支路四级。根据调研，消防车辆在这四类道路上平均行驶速度为60 km/h，50 km/h，40 km/h，30 km/h。以此作为交通网络建模中车辆行驶速度的依据。

由于消防车辆不受路口禁转、信号灯、单行线等限制，因此，在模型建立过程中仅需重点关注城市道路中各类立体交叉处理方式，尽可能拟合消防车辆运行情况。

2.2火灾发生点简化建模

理论上讲，城市中任何一栋建筑物都有可能发生火灾。但若将每栋建筑作为一个单元进行建模，工作量十分巨大。本文参考陈驰的研究理论，将各地块中若干栋相邻建筑物当作一个整体，看作一个消防基本单元，利用其中心点近似表示火灾发生位置。将中心城区火灾发生点简化为4562个消防基本单元，平均每个单元面积约为7.7 hm2，保证基本误差控制在300 m以内。

2.3消防站选址方案建模

宿迁市现状消防站建设标准较高，未来将予以保留。因此，将城市消防站划分为两种类型，一为已确定选址消防站（即现状消防站）；二为候选消防站。综合考虑宿迁市中心城区现状用地情况，将可用地块作为消防站备用选址，共筛选出207个位置。加上现状4处消防站，中心城区共模拟消防站211处。

2.4设施选址及位置分配（图1）

利用AreGIS中的位置分配功能，将211个位置作为设施点导入模型。其中，4处现状消防站作为必选项，即无论方案如何，4处现状消防站均作为未来规划选址点；将剩余207个备选消防站定为候选项。

将已经录入完毕的4562个消防基本单元导人模型中，作为事件发生点。

利用最小化设施点数模型进行求解，将模型阻抗设置为路网行程时间，阻抗中断定为260s，即消防车5 min可达（40 s出警响应时间）。

通过软件分析，得出如下结论：为满足规范要求，中心城区未来年最小消防站需求数为20处，其中，现状保留4处，规划新建16处。

2.5选址结果分析

通过软件分析，确定了宿迁市未来年规划消防站数量及位置。现利用最大覆盖模型，分别计算消防站个数为4，15，20，25个时的选址情况。其中，当消防站个数为4处时，即为现状情况，用于对比优化效果。

仍在前文建立的模型基础上，在进行“位置分配”步骤时，将问题类型修改为“最大化覆盖范围”，分别将设施点数量定为4，15，20，25个。通过软件计算得到如下结果（图2）。

由表1分析可知，现状仅有4处消防站的情况下，火灾发生点覆盖率仅为40.09%，到达平均耗时为169s。当消防站个数逐渐增加时，覆盖比例逐渐上升至100%，到达平均耗时也逐渐降低。而当消防站个数超过20处时，覆盖比例不再增加，但平均耗时有所降低。

由此可见，软件分析结果较为准确，20处消防站能够最好满足宿迁市为来年发展需求。

3结语

本文将AreGIS软件应用到消防站布局规划中，解决了专项规划中消防站选址的问题。通过该方法的应用，能够从城市可用地块中合理选择消防站位置，在满足消防车辆5 min可达的前提下，使消防站建设数量最少，经费投入最低。