突發(fā)事件下應急救援最短路徑問題的研究

曹舒淮　王瀟　步慶偉

摘 要： 突發(fā)事件后的應急救援是重中之重，正確的救援路徑會給救援工作帶來極大的便利。本文參照Dijkstra算法，利用MATLAB進行仿真實驗獲得突發(fā)事件下的應急救援最短路徑，以減少生命及財產(chǎn)的損失。.

關鍵詞：突發(fā)事件；應急救援；最優(yōu)路徑；MATLAB

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.23.162

0 引言

在世界上眾多遭受自然災害影響的國家中，我國一直是受災最嚴重的國家之一。近年來發(fā)生了許多災害事件，如2008年發(fā)生的汶川大地震和冰雪冰凍災害、2010年發(fā)生的青海玉樹地震及2011年的動車事故等，這種突發(fā)性災害和公共事件使得人員傷亡和財產(chǎn)損失十分巨大。根據(jù)統(tǒng)計資料顯示，2004年全國全年自然災害所造成的直接經(jīng)濟損失超過4550億元[1]。

因為國民經(jīng)濟的快速發(fā)展以及城市化過程的加快，城市中的道路交通網(wǎng)絡隨著城市規(guī)模的不斷擴大也變得越來越龐大且錯綜復雜，同時由于人口數(shù)量和人口密度的增加、現(xiàn)代化城市布局的擴大和經(jīng)濟的發(fā)展，各種突發(fā)性疾病和其它自然災害事故所造成的傷害后果呈現(xiàn)出多樣化、復雜化、立體化的發(fā)展趨勢，這使得國家自然災害救援系統(tǒng)的重要性越來越突出，而其中的關鍵是系統(tǒng)中應急救援最短路徑的選擇[2]。災害救援系統(tǒng)的價值在于它的時效性，假如救援人員、救援物資可以在最短的時間內(nèi)被運送到受災點，則災害救援成功的概率將會大大提升。時效性就要求系統(tǒng)具有較高的決策效率，關鍵是如何在眾多的路徑中選擇出一條可以使救援車輛最快速地抵達受災點的救援路徑，因此選擇最短的救援車輛行駛的路徑是特別重要的，而其中的核心就是最短路徑算法。

自20世紀開始，人工智能技術快速發(fā)展，人們主要利用Dijkstra算法、Floyd-Warshall 算法等各種智能優(yōu)化算法來尋找最短路徑。Dijkstra算法作為經(jīng)典的解決最短路徑問題的算法之一，在實際應用中有著重要的作用，現(xiàn)在絕大多數(shù)用于解決最短路徑問題的系統(tǒng)都是以Dijkstra算法作為理論基礎的，大約已經(jīng)有20種左右的此類系統(tǒng)被提出來[3-5]。

1 僅考慮距離上最短的應用

假設J市突然發(fā)生自然災害事件，S市派出人員及物資趕去救援，圖1為S市到J市的交通運輸示意圖，v1為S市，v6為J市，v2、v3、v4、v5為途中主要城市。圖中兩點間數(shù)字代表得出的路徑權值（僅考慮距離上的最短）。

根據(jù)權值圖可以得出權值矩陣：

W=[0 13.7 inf 15 35 inf

inf 0 15 13.8 inf inf

inf inf 0 inf 25.9 18.5

inf inf 35.3 0 16.1 33.5

inf inf inf inf 0 20

inf inf inf inf inf 0]；

通過matlab仿真得到，從起點v1（S市）到v6（J市） 的最短路徑依次經(jīng)過點v2、v3 ， 路徑總長度（權值）為47.20 。

2 總結

本文通過分析我國目前災害事件的發(fā)生情況以及災后的應急救援工作，提出最短路徑問題，并借鑒國內(nèi)和國外在最短路徑方面的研究經(jīng)驗，在廣泛研究各種最短路徑選擇算法的基礎上， 結合MATLAB 實現(xiàn)過程， 選擇了Dijkstra 算法作為最優(yōu)路徑選擇的基礎算法，得出了僅考慮最短路徑時的救援路徑。

由于時間的原因，本文所做的研究工作是很有限的，未來進一步研究工作一是考慮在選擇應急救援路徑時，不僅是路徑上的最短，還要綜合考慮其他因素如道路等級、路面質(zhì)量、交通流量、車輛限制、氣象條件等得到最優(yōu)的路徑。二是考慮應急救援運輸物資的種類不同時，在最優(yōu)路徑的選擇方面是否有不同，是否會對運輸?shù)奈镔Y造成影響。這樣才能更好的進行救援，拯救人的生命和財產(chǎn)，使損失降到最低。

參考文獻 ：

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[3]樂陽，龔健雅.Dijkstra 最短路徑算法的一種高效率實現(xiàn)[J].武漢測繪科技大學學報，1999，24（03）：219-222.

[4]吳必軍，李利新，雷小平.基于城市道路數(shù)據(jù)庫的最短路徑搜索，西南交通大學學報，2003，38（01）：80-83.

[5]黃緯.基于平面圖的改進Dijkstra 算法研究[J].江蘇大學學報（自然科學版），2003，24（06）：70-72.

基金項目：2015沈陽航空航天大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目 項目編號：DX504308