重大地震后利用无人机配送动物防疫物资影响因素研究——以四川省农村为例

张 钊，张治国

（成都信息工程大学 物流学院，四川 成都 610103）

1 引言

我国地域辽阔且地貌复杂，沼泽、冻土、高原等分布广泛，同时部分地区位于地震带上[1]，时有地震灾害的发生。其中以四川省最为特殊，其地域内几乎包含了我国所拥有的全部地质特点，同时处于地壳运动较为活跃的喜马拉雅-地中海地震带[2]，因此四川省内地震多发且难以预测。据相关数据显示，自2000 年起四川省省内发生的有感地震超过千起，其中里氏5.0级以上具有破坏力的地震已超70起，尤以2008年发生的“512”汶川8.0级特大地震造成的破坏最大[3]。在重大地震发生后，抢险救灾工作的进行可最大限度避免生命、财产的进一步损失，这些应急工作一般包括：对人员的抢救、基础设施维护、动物防疫工作等[4]。在历次救灾工作中，对动物的防疫工作均是重点任务，其原因是地震后动物尸体难以得到无害化处理，为病菌滋生创造了有利条件；同时灾后得以幸存的动物因受伤、雨淋、饥饿等造成抵抗力严重下降出现疾病感染，其中不乏存在人畜共患的疾病导致“大灾之后必有大瘟”。因此针对灾后动物防疫工作最主要的目的就是避免损失进一步扩大，保障人民群众生命安全。

重大地震的发生除了造成人员伤亡和直接经济损失外，其产生的地质结构变化及基建破坏等将严重影响灾区内任何物流活动的开展。以四川农村为例，部分乡村处于高度贫困[5]，重大地震灾害将会导致其仅有的道路受损，利用传统的汽车运输无法将应急物资有效运往这部分农村灾区；利用人力运输存在风险大、效率低等缺点。我国农村是家禽、家畜等食用动物的主要聚集地[6]，若这些贫困乡村因地震造成动物防疫不力形成瘟疫传播，势必会进一步导致人员伤亡，同时给我国脱贫攻坚工作造成极大阻力。2020年的中央“一号文件”中明确指出：“加强农村防灾减灾能力建设，全面排查整治农村各类安全隐患[7]。”就是要保障我国农村地区在灾害发生后最大限度地减低灾害所带来的后果。因此探索出一种全新的物流方式不仅可有效满足当地应急物资需求，同时也可为当地农村地区动物防疫工作做充足的准备。随着科学技术的不断发展，运用无人机进行物流活动已成为可能。在国内外数次的无人机物流实验表明：无人机在物流活动中均展现出反应速度快、活动成本低、不用考虑地形地貌影响等优点[8]。利用无人机可以很好地解决这些地区在灾后的动物防疫物资需求，同时其可为日后无人机物流成为物流常态积累宝贵经验，也可在政府扶贫宣传上写下浓墨重彩的一笔。目前无人机系统的运用在各个行业中均表现良好，针对无人机物流，多方提出目前需加强人才培养、加大资金投入、完善空域管理等[9-13]以保障无人机物流工作的顺利进行。

利用无人机配送动物防疫物资就目前而言属于新兴的配送方式，区别于传统方式，其存在缺乏相关文献、考虑内容相对片面等情况。对此，本文将从利用无人机配送动物防疫相关物资的特点入手，结合地震多发的四川省具体情形，针对四川省农村地区特征，根据多方观点、经验及实地情况利用解释结构模型（ISM）及交叉影响矩阵相乘法（MICMAC）[14-15]对整个问题进行客观系统化分析，最终从理论角度对这项运用提出相应结论，为日后类似活动的进行做一定的参考。

2 相关因素确定

在重大地震后利用无人机对灾区进行动物防疫物资配送属于灾后应急工作的一部分，这种物流方式归属于应急物流体系内。因此在判断影响因素时不光要从动物防疫物资自身特性、物流用无人机系统特性等方面进行深入考虑，还需考虑应急物流整个活动的特点。由于应急物流活动及其活动所需的运输工具无人机本身较一般的物流活动及配套工具都显示出特殊性，特此本文将结合项目实际考察、各方观点[4-13]以及灾后动物防疫物资的种类特性，针对四川省农村地区的灾后特点，整合出12个有关灾后利用无人机配送动物防疫物资的代表性影响因素，见表1。

表1 相关影响因素及其相关信息

这些因素间必定存在着一定的相互关系，总的来说，必须要协调好这12个因素之间的关系，结合实际情况及系统分析判断孰轻孰重，有的放矢的提出相关建议方能有效的满足日后该领域发展的需求。

3 ISM模型构建

根据上述因素间可能存在的直接或间接影响，运用主观评价分析容易造成判断误差，特此本文将采用ISM 对上述影响因素进行系统建模，并结合MICMAC进行深入分析以确定研究重点。

ISM 即解释结构模型，是结构模型化的方法之一，其通过各因素间存在的相互关系进行模型的建立并利用矩阵的方法将复杂系统分解为若干简单的子系统，之后构成多级递阶的模型总体分析和进一步研究。本文模型中，各因素间存在的相互关系是结合相关专家建议、文献检索及项目实际运行后的反馈得出，通过这些因素间的内在联系建立好本文最终模型，过程如下。

3.1 各因素关系确定

根据项目实际运作情况、各方学术观点以及实地考察结果得出各影响因素所造成的直接影响情况，如图1 所示，其中A 表示所在列因素对所在行因素有直接影响；V表示所在行因素对所在列因素有直接影响；X 表示所在行因素与所在列因素间相互影响。

图1 各因素间相互关系图

3.2 建立邻接矩阵

确定和各因素间的相互关系后，现将这些因素通过数学逻辑方式建立联系并构建邻接矩阵。本文中邻接矩阵所展示的是以四川省农村为例的重大地震后利用无人机配送相关动物防疫物资系统中各因素间的相互关系，满足公式：

根据公式建立的邻接矩阵为：

3.3 建立可达矩阵

邻接矩阵建立完成后需要将其转换为可达矩阵。首先求出A 与单位矩阵I（本文为12 阶）之和A+I ，基于布尔矩阵的运算性质对( )A+I 进行数次

3.4 层级分解

得到可达矩阵后，将可达矩阵中被Yi影响的因素集合，形成可达集合P=(Yi)，同时把影响Yi的因素集合为先行集合Q=(Yi)。将两集合进行交集运算，当P=(Yi)=P(Yi)⋂Q(Yi)时，求出的最上级因素便是Yi，随后将其所在的行列划去形成新的可达矩阵，重复上述层级分解步骤划分出最终的各个层级。经过数次分解后得出分层结果（自上而下），见表2。

表2 层级分解结果

4 ISM与MICMAC交互分析

根据各层间的因素及各因素间的相互关系绘制出重大地震后针对四川省农村的利用无人机配送动物防疫物资的影响因素多层次递阶结构图，如图2所示。同时基于MICMAC法可用于识别整个系统的驱动及依赖两大因素的特点，可以将其作为ISM的延续分析，将ISM 可达矩阵中各个因素可到达因素的个数，和到达各个因素的因素个数作为驱动性（x轴）和依赖性（y轴）。将所有因素反映在坐标轴上，其坐标分布图如图3 所示，由于该坐标中x 轴和y 轴的极值均为12，故作x=6与y=6两条直线将坐标分为四个独立集群。

图2 模型多层次递阶结构图

结合多层次递阶图以及坐标分布图各因素所在的层级与坐标区域进行整体分析，处于深度因素层的专业人才、硬件设备、天气等客观因素、技术维护与政府政策作用在坐标轴上均处于高驱动低依赖特性的IV 区。从其在两图中的位置性质来看，在重大地震发生后无法迅速建设亦或是存在人为无法控制的要素，需要在灾害前进行长期建设及设定好完备的提前预警机制，方可在灾害发生后进行有效反应与工作。

图3 MICMAC驱动性依赖性坐标分布图

处于间接因素层中的物资数量、物资种类、灾区严重程度、信息掌握程度、相关法律支持这5 项因素位于坐标图的左侧，具有低驱动性的特点。其中灾情严重程度直接受地震破坏强度影响，位于坐标轴的III区，展示出其不可抗拒性及难以掌握性。其余4项因素依赖性趋于坐标系的中间位置，证明其拥有一定的控制性，其与灾害后灾区的需求成正相关，需要在满足深层因素建设的情况下进行相关动物防疫物资配送工作安排。

直接因素层的总成本与应急效率两大因素均拥有低驱动、高依赖的特点，这是由于其宏观的展现所形成的。这两项因素直接从宏观层面决定了活动的好坏，处理好这两项宏观因素的关系将使得灾区动物防疫物资能够准时、保量的运送到相关灾区，确保灾后防疫工作的正常进行。虽说总成本一项往往在应急工作中重视程度低于效率，但合理的节约资金一方面可以使活动性价比提高，另一方面可以将节省的资金运用到更长时间的灾后建设活动中去。

灾后配送动物防疫物资从宏观上来说是应急物流工作的一部分，需根据应急物流的特点，结合防疫物资的相关物理、化学性质进行综合考虑，提出相关建议。根据上述分析，在灾后利用无人机配送相关动物防疫物资的工作时，必须要重点遵循在灾前对深层因素的内容进行长时间的准备建设；其次在灾后迅速采集到相关需求信息，做到快速反应、及时的应急处理，以满足预期效率；同时尽可能的降低成本，为活动节约资金并加强灾后建设工作。

5 总结与建议

重大地震的发生不存在地域性和时间性，本文仅针对四川省地震多发的特点，以四川省为研究主体进行研究工作。我国其余省份也均有发生重大地震的可能。由于目前我国其他省份的农村地区可能在基建上均强于四川省，同时山地等恶劣地形并无四川省复杂，因此将无人机配送相关动物防疫物资的技术运用在其他省份中操作难度将降低，相关的管理、建设建议均能受用。据上述模型分析结果，特提出以下五点管理和建设建议以供日后相关活动参考。

5.1 加强物流与无人机技术领域的复合型人才培养

目前，物流与无人机操作两领域各自的人才培养均处于上升阶段，国内多家高校开设有物流相关专业或无人机应用及操作类相关专业，但针对无人机物流领域而言，缺乏物流与无人机操作两者理论技术兼备的复合型人才。由于两领域学科交叉不明显，两领域人员分工工作可能会导致出现工作效率低下的情况：物流相关人才不了解无人机性能从而胡乱设置运量，导致工作无法顺利进行；无人机技术相关人才不清楚物流管理的实质内容导致无法清楚理解应急物流工作的重要性而盲目工作。因此发展两领域交叉的复合型人才是发展无人机物流的必经之路，其需要大量时间进行培养工作。由于目前运用无人机进行物流活动处于实验、试运行阶段，给未来复合型人才的培育工作留下了一定的缓冲期，高校可利用这段时间进行长期专业的复合型人才培养工作，为未来这一领域储备人才。对于目前短期而言，建议物流专业领域相关人才进行AOPA无人机执照培训，取得无人机飞行执照的同时对无人机性能进行初步程度了解，即可在管理协调方面有一定程度的提高。

5.2 做好灾区动物防疫物资相关管理工作

这部分建设包括对动物防疫物资种类及数量的日常维护。定期检查，加强采购更新换代的工作，从物资准备上对重大地震的发生做好保险工作。相关部门可根据历年来防灾、减灾相关工作经验，同时与地震局等部门做好沟通联系，确定每年动物防疫物资的准备数量；加强仓库内物资的定期检查工作，满足灾后使用的相关动物防疫药品、工具等保质保量。另外结合物资的各项特性加强仓库、配送工具的升级换代，满足动物防疫物资不因管理或技术因素造成质变或泄露等不必要损失。

5.3 加强重大突发事件风险评估能力及信息管理能力

当前对风险的评估及应急信息的管理仍是我国应急工作的弱项。从今年新型冠状病毒爆发后一个月内，全国各地医用应急物资告急就可以反映出这一问题，四川省部分农村贫困山区在发生重大地震后获取相关动物防疫物资的信息难度较大，但必须要快速解决。结合四川地区地质灾害高发的特性，当地的地质与大气研究部门需加强灾害研究工作，对可能发生的风险及时上报，同时加强村民应急意识，避免重大突发事件后产生恐慌。另外需建立高效的应急信息管理平台，加强大数据、区块链等相关领域的建设，保障综合信息的畅通，确保配送的时效性与准确性。

5.4 强化硬件设备管理，提高保障能力及运输安全

建议采用目前新兴的垂直起降无人机，其具有高速度、低耗能、无需跑道、运量大等特点，其飞行姿态较为稳定，在配送动物防疫物资时能够保证其不会因飞行问题而造成变性或损坏，是利用无人机配送动物兽药，防疫物资的首选机型。另外无人机与汽车等传统交通工具相比，需要经常对电机等设备进行维护工作，建议任务时间每40 小时进行一次全方位的检查工作，对有安全隐患的部件及时更换，保障飞行安全，避免防疫物资损失及人员伤亡。同时加强专业物流无人机的研发工作，将专业的设备投入到各种专业物资的物流活动中。

5.5 政府部门加强立法及监管力度

政府应加强空域管理，保障无人机的配送工作在融合空域或隔离空域内顺利进行，同时针对应急工作加强协调力度，让部分工作及人员给应急工作让步，保障动物防疫物资以最快速度足量的配送到灾区。另外，对无人机应急物流相关活动进行立法工作，严厉打击对无人机等设备进行故意破坏，阻碍应急工作展开的企业及人员。相关部门还需加强村民的教育工作，不要因好奇心对无人机进行围观阻碍工作的进行及造成人身伤害，同时不要因发生重大地震造成群众恐慌。另外政府还需出台相关政策保障新型应急专用无人机的研发以及其他各项高新技术的研发。