基于GIS的消防站布局研究
——以濟寧市消防專項規(guī)劃為例

陳 蓓 韓冬梅 顧媛媛

（濟寧市規(guī)劃設(shè)計研究院，山東 濟寧 272000）

1 研究背景

近幾年我國火災災害發(fā)生頻率高，涉及面廣，造成社會生命財產(chǎn)損失大，社會反響強烈，暴露出人們消防意識的淡薄和城市消防工作的薄弱環(huán)節(jié)。因此，中央高度重視城市消防工作，加大了消防事業(yè)的建設(shè)及管理力度。2017年3月17日，新的《城市消防站建設(shè)標準》批準發(fā)布，對消防站建設(shè)提出新的指導要求。2016年8月16日，山東省公安消防總隊印發(fā)《山東省微型消防站建設(shè)標準》，對微型消防站建設(shè)提出統(tǒng)一標準和要求。城市消防問題越來越受到各級政府的重視。消防專項規(guī)劃是消防工作的重中之重，編制消防規(guī)劃，合理布局城市消防站，對于逐步完善和實施消防設(shè)施建設(shè)，提高城市綜合抗御火災的能力具有重要的指導意義[1]。

隨著濟寧城鎮(zhèn)的快速發(fā)展，高層建筑、公共人員密集性場所大量出現(xiàn)，天然氣、液化石油氣、煤氣等危險品廣泛使用，軌道線網(wǎng)建設(shè)提上日程，火災危險性不斷增大。致使消防支隊接出警和搶險救援次數(shù)逐年大幅上升，社會搶險救援出警比例越來越高。另外濟寧市已發(fā)布新一輪城市總體規(guī)劃，對行政區(qū)劃調(diào)整后的濟寧市的規(guī)模與發(fā)展框架重新定位，也對城市消防工作提出了更高、更新的目標和要求。啟動城市消防專項規(guī)劃能夠在上位規(guī)劃的指導下，建立城市消防安全體系，對于完備濟寧消防安全功能、提高公共消防服務(wù)能力、保障城市消防安全具有不可或缺的指導作用。

2 濟寧市消防站布局現(xiàn)狀分析

2.1 消防站數(shù)量偏少，平均轄區(qū)范圍較大

按照中心城區(qū)現(xiàn)狀城市建設(shè)用地面積196.39 km2計算至少應(yīng)建28個消防站，現(xiàn)有消防站僅占應(yīng)有數(shù)的35.7%?，F(xiàn)有普通消防站平均責任區(qū)面積遠遠大于國家標準4～7 km2，普通消防站5 min服務(wù)區(qū)覆蓋率28.9%，難以保證消防車5 min之內(nèi)迅速達到責任區(qū)邊緣的要求。

2.2 特勤消防站不足，無法滿足搶險救援需求

根據(jù)《城市消防規(guī)劃規(guī)范》（GB 51080—2015），特勤消防站的特勤任務(wù)服務(wù)人口不宜超過50 萬人/站，濟寧中心城區(qū)現(xiàn)狀人口177 萬人，僅有一處特勤消防站，嚴重超出規(guī)范要求。隨著高層建筑、地下空間等多種救援需求的快速增加，現(xiàn)有特勤站裝備警力難以支撐和保障濟寧成為淮海經(jīng)濟區(qū)中心城市的目標。

2.3 消防裝備建設(shè)滯后城市發(fā)展

消防裝備配備整體不達標，濟寧市消防車配備指標0.18 輛/萬人，未達到標準指標0.48 輛/萬人。消防車輛結(jié)構(gòu)不合理，缺乏特種專勤消防車等特殊用途消防車，難以滿足城市特種救援的需要。另外裝備的整體性能低、更新慢、缺乏定期更新和維修。

3 基于GIS的火災風險評估

3.1 評價指標體系

為了能夠全面反映濟寧中心城區(qū)火突風險的各個方面，規(guī)劃從火災危險性、易損性、抗災能力三個方面著手，根據(jù)中心城區(qū)消防規(guī)劃相關(guān)現(xiàn)狀調(diào)研資料、圖紙及統(tǒng)計數(shù)據(jù)，篩選出相應(yīng)的評估指標，進行各項緩沖區(qū)分析并綜合加權(quán)疊加，形成火災風險度綜合評價圖。

3.1.1 危險性

危險源起火的程度直接對火災風險的大小產(chǎn)生影響，因此選取重點消防單位、火災危險源（加油加氣站、天然氣門站、燃氣管線等）、建筑高度作為衡量危險性的指標因子。

3.1.2 易損性

易損性是承災體易于遭受火災影響的性質(zhì)，不同區(qū)域承受火災風險的能力不同，火災對其造成的破壞程度也不同，因此造成了火災風險性的差異。本規(guī)劃選用地區(qū)的易損性特征作為評估火災風險等級的基本原則之一，用人口密度、建筑密度、經(jīng)濟密度等因子反映中心城區(qū)易損性特征。

3.1.3 抗災能力

抗災能力主要指發(fā)生火災時的應(yīng)對能力，消防站布局、消防通道、消火栓等是城市抗災功能的重要組成部分，合理地進行規(guī)劃與建設(shè)，可以有效地把火災事故扼死在搖籃中，從整體上降低火災的風險[2]。規(guī)劃選取消防站責任區(qū)覆蓋程度、消防通道、消火栓作為影響因子進行評估。

3.2 評估方法及結(jié)果

指標因子的基準得分為Si，權(quán)重為Wi，用因子指標的評分與該因子對應(yīng)的權(quán)值相乘，并進行累加，得到指標最后的評估分數(shù)（公式1），再將各指標進行加權(quán)平均（公式2），得評價單元的火災風險值。

把中心城區(qū)的火災風險劃分為5個等級，分別表示中心城區(qū)的火災風險為極高、較高、中等、較低、低。通過計算獲得火災風險評估結(jié)果，并和火災風險等級之間建立對應(yīng)關(guān)系，具體內(nèi)容如表1所示。

表1 評價結(jié)果與火災風險等級之間的對應(yīng)關(guān)系

借助gis手段，利用濟寧市總規(guī)中心城區(qū)路網(wǎng)、現(xiàn)狀建筑分布、人口分布、用地性質(zhì)等信息對各類因子進行緩沖區(qū)分析，然后將各因子圖層按照研究指標進行識別疊加后，生成火災危險性、易損性和抗災能力3個分項評估結(jié)果。再將火災危險性、易損性和抗災能力評估結(jié)果進行疊加，按照表1的評價等級劃分標準進行等級劃分。

4 濟寧市消防站規(guī)劃布局研究

借助于GIS系統(tǒng)落實消防站的科學布局，通過模擬5 min之內(nèi)消防車可以達到的區(qū)域，明確其布局合理與否，由此展開更為科學且有效的規(guī)劃[3]。在道路信息網(wǎng)中，在部分路段上會對消防車等具有特殊情況的車輛給予優(yōu)先通行權(quán)，但是一旦有消防車在城市中通過，還是會受到其他車輛的影響。若是考慮消防車的行走時間，將不能單純地分析道路設(shè)計車速，還是應(yīng)該重點依照道路實際擁擠行走的時間加以計算[4]。各個路段平時及高峰時段的車流量需要合理地分析，獲取的相關(guān)數(shù)據(jù)應(yīng)該依照具體的情況加以確定，依照地區(qū)城市規(guī)劃和城市本身的用地性質(zhì)，在實際調(diào)查的過程中，對建立的GIS系統(tǒng)模型展開討論，由此判斷交通流量的實際分布情況。

濟寧市的消防規(guī)劃原則上是將濟寧市行政范圍全包括，但是由于城市非建設(shè)用地人煙稀少，農(nóng)村分布又成散點分布，不適宜消防規(guī)范“5分鐘”要求，因此，濟寧中心城區(qū)為本次規(guī)劃的重點研究范圍?！稘鷮幨谐鞘锌傮w規(guī)劃（2014-2030）》中關(guān)于城市各類建設(shè)用地的安排符合城市遠期發(fā)展的總體要求，作為濟寧市中心城區(qū)消防規(guī)劃遠期規(guī)劃的參考依據(jù)，至規(guī)劃期末，城市建設(shè)用地面積為385 km2，為消防站空間布局的研究范圍。

4.1 合理的構(gòu)建交通網(wǎng)絡(luò)

以《濟寧市城市總體規(guī)劃（2014-2030）》路網(wǎng)為基礎(chǔ)，利用ArcGIS網(wǎng)絡(luò)分析（Network Analyst）技術(shù)，構(gòu)建濟寧市交通網(wǎng)絡(luò)。首先建立文件地理數(shù)據(jù)庫，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集，然后把線狀要素類（例如道路、高架等）加入到模型中，并設(shè)置網(wǎng)絡(luò)的連通性、通行成本、轉(zhuǎn)彎等網(wǎng)絡(luò)屬性。在此基礎(chǔ)上，還可以模擬單行線、路口禁轉(zhuǎn)、路口紅燈等待等常見路況。由于消防車具有道路優(yōu)先權(quán)，可不考慮單行、紅燈等實際道路限制。另外根據(jù)濟寧中心城區(qū)所有出租車在2018年6月里實時平均運行速度及外地同等城市消防車車速經(jīng)驗，確定濟寧中心城區(qū)消防車時速為主干30～35 km/h，次干、支路為25～30 km/h。由此構(gòu)建交通網(wǎng)絡(luò)。

4.2 模擬火災發(fā)生點

理論上每一棟建筑都有發(fā)生火災的可能，都應(yīng)為潛在的火災發(fā)生點，但是城市的建設(shè)用地范圍非常大，建模的工作量太大了。有學者研究表明，可將城市道路圍合的地塊中心點代表火災發(fā)生點。如果地塊面積偏大，在地塊內(nèi)增加若干火災發(fā)生點，減小誤差，增加規(guī)劃的合理性。

4.3 消防站候選地址模擬

依據(jù)責任區(qū)劃分原則，將濟寧中心城區(qū)遠期用地劃分為14個大的分區(qū)，利用ArcGIS“位置分配”原理，使用最小化設(shè)施點數(shù)模型，經(jīng)過計算，系統(tǒng)自動選擇出78處消防站[5]。再使用最大化覆蓋模型，分別計算當消防站個數(shù)為76、77、79時的選址情況，最后經(jīng)過結(jié)果對比分析，發(fā)現(xiàn)76個消防站的情況既能有效覆蓋中心城區(qū)建設(shè)用地又比較經(jīng)濟合理。依據(jù)每個消防站輻射的火災發(fā)生位置，劃分出76個消防責任分區(qū)，然后對每個責任區(qū)進行站址優(yōu)化，依據(jù)最大化覆蓋模型和最小化阻抗模型計算每個責任區(qū)內(nèi)的消防站，最終確定76個消防站的具體選址，其中現(xiàn)狀保留10個，遠期規(guī)劃新增66個。

5 結(jié)語

本文以濟寧市中心城區(qū)為研究對象，借助gis系統(tǒng)開展火災風險評估工作，模擬消防站的5分鐘救援到達能力。從4～7 km2的責任區(qū)面積理論要求和5分鐘消防響應(yīng)時間兩個方面科學合理的確定了消防站的數(shù)量和位置，從而使消防規(guī)劃更切合實際、更具指導性和可操作性， 能夠有效降低中心城區(qū)火災風險，保障城市消防安全。