基于WebGIS的公共场所火灾应急救援系统设计与实现

刘亚静，翟永强,2，毛明江

（1.河北联合大学 矿业工程学院，河北 唐山 063009；2.河北省唐山市交通局，河北 唐山 063009；3.中建三局 第三建设工程有限责任公司，湖北 武汉 430073）

火灾是发生最频繁且极具毁灭性的灾害之一[1,2]。近年来，医院、学校、宾馆饭店、KTV、商场超市等公共场所火灾事件发生频繁，造成了严重的人员伤亡和经济损失[3,4]。传统的应急救援体系，采用人工报警、接警的方式，存在救援速度慢、灭火效率低和人员疏散不及时的缺陷[5]。为了提高对公共场所的火灾事故发生的敏感度，实现火灾事故处理的有效性[6,7]，急需利用计算机技术和地理信息系统技术，开发公共场所火灾应急救援系统。本文以WebGIS为技术手段，研究和开发了公共场所火灾事故发生后的应急救援系统。

1 系统建设目标

本系统的建设目标是要建成针对公共场所火灾的应急救援系统，服务于消防部门，实现信息查询、管理、火灾分析、应急调度。系统采用了唐山市消防信息和公共场所信息、医院的空间数据和属性数据。此系统面向消防部门，为他们提供快捷的、直观的符合自己需要的数据与图像等信息。系统长远的发展目标是不断地引入国际上领先的网络信息技术，并开拓新的相关服务领域。该系统设计的主要目标有：

1）全面支持公共场所消防信息的数据信息化。系统的功能集成了消防信息，包括消防栓基本信息、消防栓分布信息、各个地区查询、消防栓覆盖范围分析等功能，可供用户查询。

2）全面、完整地管理各类数据。能实现各种信息的集成，为系统数据的更新提供平台；系统具有快速、方便地对各类信息进行查询、检索、统计的功能。

3）能快速摸清火灾地区的空间分布，特别是确定火灾蔓延范围的空间分布，能以电子地图平台为基础，完善消防预警、发布、分析、辅助决策等功能。

本系统可以为消防部门提供更直观、便捷的工作平台，为业务的高效处理及决策支持提供有效工具。

2 总体功能设计

系统采用Web技术，以及ESRI公司的ArcGIS系列软件作为开发工具，通过ArcGIS Server Flex API进行二次开发，结合ArcGIS for Server提供地图服务，借助VS平台和SQL+SDE数据库，前端采用Flex技术和ActionScript语言。

系统采用模块化设计管理，各模块相互独立又互相联系。根据公共场所应急救援的工作流程及以上分析，基于WebGIS的应急救援管理系统主要是由图1所示的5个功能模块组成。

1）地图基本操作模块。GIS地图功能模块为本系统的主要模块，负责完成与地理地图相关的漫游、缩放、定位、鹰眼、图元选择及自定义距离测量等功能。在地图上直观地提供事故的发生地点、事故现场周边环境、事故可能影响范围等宏观因素，为应急救援指挥提供决策与判断所需的地理信息。同时可以在地图上显示事故场所有关的危险物品或可能引起事故的危险源，供应急救援指挥了解事故可能造成的影响大小、范围，能快速为应急救援提供数据来源。

2）基本信息管理模块。系统存储了公共场所主要建筑的空间分布信息、属性信息以及相应的内部结构信息，通过数据分析，在火灾发生时能够快速了解火情发生地点及周边的情况，了解消防装备所在的位置和相关的消防通道。同时，系统能够实现对火灾现场的监控，及时掌握各种数据，便于救援队伍实时掌握火灾现场情况，对火灾蔓延进行分析。

3）应急救援模块。应急救援是针对火灾发生时的紧急情况制定的应急处理预案。应急救援预案主要是对应急机构、人员与职责、技术与装备、设施与物资、指挥与协调和救援行动等方面预先作出的科学而有效的具体安排和要求，指导应急部门和人员快速、有序、高效地开展应急救援行动，防止因应急行动组织不力而导致救援场面混乱或延误最佳应急救援时机，最大限度地降低灾害造成的人员伤亡和财产损失。

4）逃生路线分析模块与应急救援车辆调度模块。基于GIS的最短路径分析原理，首先可以为被困人群提供最佳的逃生疏散路径，同时可以利用缓冲分析原理分析出离着火点最近的消防救援队伍的方位，为救援队伍提供最快捷的救援路径。除此之外，消防人员可以查看公共场所内部的消防设施分布，指挥被困人员充分利用消防资源，在刚刚发生火灾而救援人员未达到现场时实施自救。

5）火灾事故评估模块。火灾事故评估主要包括火灾灾情评估、灾情损失报告和救援抢险总结。主要是对火灾发生后，事故造成的灾情进行评估，对人民生命财产等造成的损失给以评估，方便保险理赔，以及对救援抢险工作进行总结。

图1 系统功能设计

3 系统数据库设计

数据是公共场所火灾应急救援系统运行的基础。本系统采用属性数据和空间数据相结合的方式共同管理系统数据。

1）空间数据。系统使用唐山市市区地图作为地图底图，进行地图矢量化，并且对我校校园以及第五教学楼内部结构图形数据进行详细矢量化。消防机构信息、消防栓信息、医院信息、公共场所信息等各类信息分别作为不同图层，供系统使用；属性数据，如小区名称、医院名称、消防栓等属性则可通过互联网资源得到，将其添加至唐山市市区矢量地图相应图层上，然后对地图进行坐标系选择、配准、地图修饰、建立网络数据集等相关处理，最终得到满足系统功能应用的数据，如表1所示。

表1 地图图层数据

表2 属性数据表

2）属性数据。地图上对应的数据的详细信息使用SQL Server数据库进行存储，根据地图上要素的编码和数据库中的具体信息相对应，进行详细信息的查询。详细信息无法获得的采用数据模拟进行系统开发。

3）属性数据库设计。主要数据表有用户表、权限表、用户权限关系表、医院表、消防表、公共场所表。属性表中数据主要用于提供系统中各种实体进行属性查询和用图来进行属性查询，以及以属性来查询图形功能，给系统所有功能提供数据源。如表2所示。

4 系统主要功能实现

1）基本信息查询功能。本系统提供了3种基本查询功能，可以方便用户快速在地图上定位，方便用户按所感兴趣的不同属性数据进行查询选择。空间查询可以让用户查询某一点、线、面的不同距离的空间覆盖要素。查询功能根据系统需要，细分为公共场所查询、消防机构查询、医疗机构查询、消防设备查询4个子查询。

2）应急救援功能。根据火灾模拟功能针对火灾危险性、火灾蔓延进行分析，通过缓冲区分析实现火灾发生地起火蔓延情况，实现模拟着火点，添加起始点，分析最佳路径，如遇道路障碍，重新分析路径。最短路径实现运用Network Analysis分析功能。

系统采用WebGIS为技术手段，实现了公共场所基本信息管理、应急救援消防设备、消防通道管理以及人员合理疏散、医疗救援场所查询以及最优路径分析、救援车调度等功能。系统可应用于学校、医院、商场、超市、娱乐场所等人员密集的场所的应急救援管理。

[1]门永生.公共场所火灾应急预案管理信息系统的研究与开发[D].北京：首都经济贸易大学,2009

[2]江成玉,李春辉,苏恒瑜,等.基于GIS的煤矿火灾救援管理系统设计[J].中国煤炭,2010(4):99-102

[3]肖潇,朱大明,夏蓉.基于三维 GIS 的校园火灾应急救援决策支持系统研究[J].河南科学,2011(1):88-91

[4]冷启贞,惠学俭.城市火灾事故应急救援体系规划探讨[J].中国公共安全:学术版,2008(9):42-47

[5]陈静茹,张云腾,孙进磊.在建工程火灾防范与应急救援[J].武汉工程大学学报,2009(7):48-51

[6]尹卫东.矿井火灾应急救援支持系统研究[D].辽宁工程技术大学,2004

[7]周璀,文益君,张贵,等.湖南森林火灾应急资源管理信息系统研究[J].中南林业科技大学学报[J],2009,29(6):103-108