[發明專利]一種基于ArcGIS的村鎮避難設施的選址方法及其系統

在審

• 申請號: 202210218537.X
• 申請日: 2022-03-07
• 公開（公告）號: CN114579685A
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 鄭俊;黃偉民;吳珂;裘知;呂慶
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G06F16/29
• 分類號: G06F16/29;G06Q10/06;G06Q50/26
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 周世駿

本發明涉及防災減災規劃技術領域，旨在提供一種基于ArcGIS的村鎮避難設施的選址方法及其系統。包括：獲取與規劃村鎮區域相關的數據，根據輸入信息的要求進行分析與轉化；生成村鎮的移動成本分配圖，獲取各居民需求點到各避難設施之間的移動成本距離；建立選址模型并獲取最優解；在ArcGIS軟件中進行選址結果集合s的輸出與可視化顯示，并繪制出各居民需求點的實際避難路徑。本發明采用基于實際地形的成本距離用于選址模型的求解，避免了因河流湖泊、建筑等無法通過的區域導致選址方案不切實際的問題，以及因道路的限制導致居民避難時不得不繞遠路的問題；本發明的避難設施選址方式相對于現有技術更能適應地面類型復雜，路網不完善的村鎮區域。

技術領域

本發明涉及村鎮規劃和村鎮防災減災規劃技術領域，具體為一種基于ArcGIS的村鎮避難設施的選址方法及其系統。

背景技術

在地形地貌及氣候環境復雜多樣、災害種類繁多且發生頻率較高的地區，其中村鎮地區由于經濟水平較低，基礎設施缺乏，防災減災機制落后，導致發生在村鎮的各種災害造成的損失巨大。而避難設施不僅在災害發生前和發生時為村民提供疏散避難和集中救援的場地，也是避難人員生活和保障物資儲備的重要場所。難以在短時間內改善村鎮的建筑質量和減少災害發生的現實情況下，合理的避難設施規劃將有效地減少災害帶來的損失。

目前，既有研究對于避難設施選址的疏散距離，較多采用歐氏距離或路網分析得到。前者是需求點與目標點的直線距離，后者則是在實際交通網絡的基礎上，沿道路計算最短距離。

但對于基礎建設較不完善的村鎮，通常存在以下特點：(1)規模較小，居民移動以步行為主；(2)道路數量較少，難以組成交通網；(3)地面類型繁多。因此，當災害發生時，居民不完全沿著道路進行避難，而會選擇一些捷徑，例如穿越草地、耕地等。此時，上述基于歐氏距離或路網分析的疏散距離均不符合實際情況，可能導致避難設施的選址出現失誤。

因此，現有研究的避難設施選址方式并不能適應基礎建設較不完善的村鎮。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，克服現有技術中的不足，提供一種基于ArcGIS的村鎮避難設施的選址方法及其系統。

為解決技術問題，本發明的解決方案是：

提供一種基于ArcGIS的村鎮避難設施的選址方法，包括以下步驟：

(1)數據收集與預處理

獲取與規劃村鎮區域相關的數據，獲得構成村鎮數據集的數字高程模型、地面類型圖、人口分布數據和候選避難設施布局；

根據輸入信息的要求，對村鎮數據集中各類數據進行分析與轉化，獲得坡度分析圖、地面類型分析圖、居民需求點矢量點集與各需求點對應的需求量、作為候選避難設施的矢量點集與各避難設施的容量；

(2)數據處理

將坡度分析圖和地面類型分析圖結合，生成村鎮的移動成本分配圖，并以此獲取各居民需求點到各避難設施之間的移動成本距離；

(3)建立選址模型并獲取最優解

利用步驟(1)中經預處理的數據，以所有居民需求點到避難設施的移動成本距離最小為目標，建立避難設施選址模型的目標函數；

根據選址模型中的優化目標，設置約束條件中的相關參數，建立目標函數為：