摘要城市安全规划和城市突发重大事故应急救援及应急决策过程，涉及到多部 「」和各级、各层次的人员，同时离不开城市空间数据和具体对象空间数据的支持，其所需数据资料是海量的，因此必须借助现代的信息管理手段和方法进行管理；地理信息系统（Ｇ工Ｓ）技术，为城市安全规划和城市重大事故应急救援辅助决策提供了最适应的研究方法和手段。本论文探讨了如何利用地理信息系统的研究方法和手段，按照城市安全规 划和城市重大事故应急救援辅助决策支持的需求，以城市重大危险源风险控制为主线，以预防城市重大事故发生、减少重大事故损失为目标，进行城市安全规划及应急地理信息系统的设计、研究和开发。木论文的研究内容包括三个方面。 ①城市安全规划及应急地理信息系统的系统设计 主要研究该软件系统的组成及功能结构，完成对系统需求分析和设计。 ②城市安全规划及应急数据库研究 主要研究城市安全规划及应急数据库基本组成、数据结构及其数据关系， 完成城市安全规划及应急数据库需求分析和设计。③城市安全规划及应急可视化技术研究 主要研究城市安全规划及应急的对象和过程的可视化模式、方法。 关键词：安全规划应急救援地理信息系统可视化ＡＢＳＴＲＡＣＴＣｉ ｔｙ ｓａｆｅｔｙ ｐｌａｎ ａｎｄ ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ ｒｅｓｃｕｅ ｏｆ ｍａｊｏｒ ａｃｃｉｄｅｎｔ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｎｅｅｄ ｔｈｅｃｏｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｌｏｔｓ ｏｆ ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔｓ ａｎｄ ｐｅｒｓｏｎｎｅｌ， ｂｕｔ ａｌｓｏ ｎｅｅｄ ｔｈｅ ｓｕｐｐｏｒｔ ｏｆ ｔｈｅｎｕｍｅｒｏｕｓ ｓｐａｃｅ ｄａｔａ ｏｆ ｃｉｔｙ ａｎｄ ｏｂｊｅｃｔ， Ｓｏ ｍｏｄｅｒｎ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄｍｕｓｔ ｂｅ ｕｓｅｄ． ＧＩＳ ｃａｎ ｏｆｆｅｒ ａｎ ａｐｐｌｉｃａｂｌｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｃｉｔｙ ｓａｆｅｔｙ ｐｌａｎ ａｎｄｅｍｅｒｇｅｎｃｙ ｒｅｓｃｕｅ ｏｆ ｍａｊｏｒ ａｃｃｉｄｅｎｔ．Ａｃｃｏｒ ｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｃｉｔｙ ｓａｆｅｔｙ ｐｌａｎ ａｎｄ ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ ｒｅｓｃｕｅ ｏｆｍａｊｏｒ ａｃｃｉｄｅｎｔ， ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｔｈａｔ ｈｏｗ ｔｏ ｍａｋｅ ｕｓｅ ｏｆ ＧＩＳ ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ ｃａｒｒｙｏｕｔ ｔｈｅ ｃｉｔｙ ｓａｆｅｔｙ ｐｌａｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ， ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ＧＩＳ ｗｈｏｓｅｏｂｊｅｃｔｉｖｅ ｉｓ ｔｏ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｈｅ ｒｉｓｋ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｊｏｒ ｈａｚａｒｄ ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｏ ｐｒｅｖｅｎｔ ｔｈｅｈａｐｐｅｎ ｏｆ ｃｉｔｙ ｍａｊｏｒ ａｃｃｉｄｅｎｔ ａｎｄ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｌｏｓｓ．Ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｃｌｕｄｅｓ ｔｈｒｅｅ ａｓｐｅｃｔｓ．１． Ｓｙｓｔｅｍ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｃｉｙ ｔｓａｆｅｔｙ ｐｌａｎ ａｎｄ ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｓ ｙｓｔｅｍ．Ｒｅｓ ｅａｒｃｈ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｓｙｓｔｅｍ； Ａｃｃｏｍｐｌｉｓｈ ｓｙｓｔｅｍｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｄｅｓｉｇｎ．２． Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｃｉｙ ｔｓａｆｅｙｐｔ ｌａｎ ａｎｄ ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ ｄａｔａｂａｓｅＲｅ ｓｅａｒｃｈ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｃｉｔｙ ｓａｆｅｔｙ ｐｌａｎ ａｎｄ ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ ｄａｔａｂａｓｅ ａｎｄ ｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｏｆ ｄａ｛ａ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｄａｔａ； Ａｃｃｏｍｐｌｉｓｈ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｃｉｙｓｔ ａｆｅｔｙｐｌ ａｎ ａｎｄ ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ ｄａｔａｂａｓｅ３． Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｃｉｙｓｔ ａｆｅｙｐｔ ｌａｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｅｍｅｒｇｅｎｃｙＲｅｓ ｅａｒｃｈ ｔｈｅ ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ ｍｏｄｅ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｃｉｙ ｔｓａｆｅｔｙ ｐｌａｎ ａｎｄ ｅｍｅｒｇｅｎｃｙｏｂｊｅｃｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ： Ｓａｆｅ勺ｐｌａｎ Ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ ｅｓｃｕｅ ｒ ＧＩＳ Ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ本人声明丫６２１４９７本论文及相关研究工作是由本人在导师的指导下独立完成的， 在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。本论文介绍的“安全规划和应急救援的可视化技术”和“城市 安全规划及应急数据库设计”具有独创性，未经作者许可他人不得将上述成果用于商业行为中。作者签字导师签字：考ｉｔ２００４年３月：粼城市安全规划及应急地理信息系统的开发一引言第一章引言一城市安全规划与应急救援领域的国内外现状在城市安全规划领域，我国针对城市消防规划方面进行了一些有益的尝 试。１９９８年国家计委、建设部、公安部联合颁布了《城市消防站建设标准》，对城市消防站的规划布局进行了规定；同年，公安部消防局印发了《城市消防规划编制要点》，提出城市消防规划应包括：城市消防安全布局、消防站、消防给水、消防通信、消防车通道等方面的内容。但是对城市安全缺乏系统和综合性的规划；在规划工作和有关法规中，尚未引入基于危险源辨识和风险评估的概念；基础数据库、基础数据的积累与分析、评估模型和工具的研究与开发等工作，基本上属于空白。近儿年，国外在城市与工业区或城市区域的安全规戈ｌｉ方面的一个主要发展方向是采用动态、定量分析方法，并与计算机模拟和仿真技术相结合，建立系统的、综合的、科学的安全规划模式和评价体系。随着安全科学的发展和计算机等技术手段的进步，城市火灾、爆炸、毒物泄漏重大事故风险分析与评估技术的研究，特别是基于地理信息系统ＧＩＳ和基础数据库的信息分析与数字化技术的发展，将为城市总体规划尤其是城市安全规划与建设提供先进的科学技术手段，提高城市整体防范和抗御重大恶性灾难事故的能夕Ｊ。发达国家在城市的突发性、灾难性事故的应急处置上，充分运用先进的 信息管理手段和工程技术，确保及时发现事故隐患、控制事故扩展和蔓延并得到及时救援，从而使财产和人员伤亡减少到最低程度。另外，发达国家十分重视对城市及工业事故应急救援技术法规和组织体系建设。美国１９８６年颁布了《应急计划和社区有权知道法》，并成立了联邦政府应急计划委员会和地方（各州）应急计划办公室。欧盟１９８２年颁布了《重大工业事故危险指令》，要求各成员国对城市及工业区内的重大危险源进行登记、评价，建立厂内和厂外应急预案并采取有效的监控措施。美国１９８７年出版了《危险材料应急反应指南》：国际经济合作与发展组织１９９２年出版了《化学事故预防与应急反应指导原则》：国际劳工组织１ ９８８年出版了《重大危险源控制手册》，１９９３年通过了《预防重大工业事故公约》。近年来，印度、韩国、泰国等一些发展 城市安全规划及应急地理信息系统的开发一引言中国家也大力加强重大事故应急救援系统的研究和开发工作，己逐渐接近发达国家水平。而我国与这些国家相比已明显落后，尤其是重大突发事故应急预案等国家必备的基础建设方面尚存在着较大的差距，缺乏综合性和系统性研究。二论文研究项目的来源《城市安全规划及应急地理信息系统的开发》项目是《城市安全规划数 据库及其网络管理技术研究》课题的核心研究项目，《城市安全规划数据库及其网络管理技术研究》是“十五”国家科技攻关计划项目《重大工业事故与城市火灾防范及应急技术研究》的第一课题《城市公共安全规划与应急预案编制及其关键技术研究》的第三专题，专题编号为２００１ＢＡ８０３ＢＯＩ－０３。该专题在国家安全生产监督管理局的统一组织下，由国家安全生产监督管理局安全科学技术研究中心负责实施，起止年限为２００１年１０月至２００３年１２月。三研究的目的与意义城市安全系统是一个开放的宏观巨系统，城市安全规划和城市突发重大 事故应急救援是一个系统化工程。随着城市功能的增强，城市规模的增大，在城市居民生产和生活中人为因素造成的各类火灾、爆炸、泄漏等事故，以及地震、台风、洪水、山体滑坡、地表塌陷等自然灾害，大气污染、土壤污染、水体污染、噪声污染等生态环境破坏，显得更加突出。城市安全涉及多个政府部门和各级、各层次的人员，需要海量数据资料，因此必须借助现代的信息管理手段和方法进行管理。无论是城市安全规划，还是城市突发重大事故应急救援预案及应急决策 支持，都是建立在城市空间数据和具体对象空间数据之上的，同时需要具体对象的属性数据。地理信息系统（ＧＩＳ）技术，为城市安全规划和城市重大事故应急救援辅助决策提供了最适应的研究方法和手段。本项目利用地理信息系统的研究方法和手段，按照城市安全规划和城市 重大事故应急救援辅助决策支持的需求，以城市重大危险源风险控制为主线，以预防城市重大事故发生、减少重大事故损失为目标，进行城市安全规划及城市安全规划及应急地理信．息系统的开发一引言应急地理信息系统的设计、研究和开发。通过本项目的研究，将探讨适应我国城市现状的、服务于城市安全规划和城市重大事故应急救援的城市安全规划及应急地理信息系统的模式、方法和建设方案，从而使城市安全规划方法和城市重大事故应急救援系统更加科学、高效和方便。四研究目标与研究内容 （１）研究目标本项目研究目标是，建立基于地理信息系统的、用于城市安全规划和城 市重大事故应急救援辅助决策支持的软件系统。＜２）研究内容 本项目研究内容包括三个方面。 ①城市安全规划及应急地理信息系统的系统设计 主要研究该软件系统的组成及功能结构，完成对系统需求分析和设计。 ②城市安全规划及应急数据库研究 主要研究城市安全规划及应急数据库基本组成、数据结构及其数据关系， 完成城市安全规划及应急数据库需求分析和设计，包括：．城市安全规划及应急数据库需求分析； ．城市安全规划及应急数据库总体结构设计； ．城市安全规划及应急基础信息数据库设计； ．城市安全规划及应急安全信息数据库设计； ．城市安全规划及应急地理信息数据库设计； ③城市安全规划及应急可视化技术研究 主要研究城市安全规划及应急的对象和过程的可视化模式、方法，包括： ．城市安全规划对象及结果的可视化模式、方法和过程； ．事故应急救援过程的可视化模式、方法和过程： ．城市安全规划对象空间查询及其输出； ．城市安全规划对象可视化编辑方法。 城市安全规划及应急地理信ａ．系统的开发一系统设计第二章系统设计一系统概念设计（一）总体设计思想城市地理信息系统（ ＣＧＩＳ， Ｃｉｔｙ ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）是融计算机图形和数据库于一体，储存和处理城市空间信息的高新技术。它是把城市的地理位置和相关属性有机结合起来，按照城市的实际需要，准确真实地、以图文并茂的方式将城市信息显示在城市地图上，并以不同的方式输出给用户，以满足城市建设、企业管理、居民生产和生活对空间信息的要求，同时借助其空间分析功能和图形可视化表达，进行各种辅助决策。城市地理信息系统是超越城市问题传统解决方法的先进手段，并作为现代城市必不可少的基础，渗透到城市生产和生活的各个领域。城市地理信息系统由数据、硬件、软件、网络、规范标准、技术队伍、 组织管理等组成。城市地理信息系统的数据可概括为两大类：一类为基础数据，包括城市基础地图和用于反映地形、交通、境界、人口、建筑物（构筑物）、水系等信息的资料，它们表示城市的基本面貌，作为其他专题数据的背景或控制：另一类是专题数据，包括各种专业性的城市地理信息，如城市规划、安全生产、消防、地下管网、安全规划、户籍管理、土地利用、环境保护等，它们反映的是城市某一个专门领域的内容。这两类数据均来自于地形图、专题地图、统计表格及其他资料，它们都具有空间属性、专题属性、时间属性和统计属性等特点。城市地理信息系统的模式和功能，完全适应本项目研究内容的要求。因 此，本项目按照城市地理信息系统的模式、设计思想和开发思路进行，开发适应城市安全规划和重大事故应急救援的城市安全规划及应急地理信息系统（ＣＳＰ＆ＥＲＧＩＳ， Ｃｉｔｙ Ｓａｆｅｔｙ Ｐｌａｎ＆Ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ Ｒｅｓｃｕｅ Ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ）．（二）系统概念设计设计的城市安全规划及应急地理信息系统主要包括四个部分：信息获取城市安全规划及应急地理信忽系统的开发一系统设计与输入，数据储存与管理，数据转换与分析，结果生成与输出。城市安全规划及应急地理信息系统处理、管理的对象是多种城市安全地理空间实体数据及其关系，包括空间定位数据、图形数据、属性数据等，用于分析和处理在一定城市地理区域内分布的各种安全相关现象和过程，解决复杂的城市安全规划、事故辅助决策和安全管理等问题，设计的城市安全规划及应急地理信息系统的概念框架如图２．１所示。图２． ２为城市安全规划及应急地理信息系统对现实世界提出问题的处理过程及其与现实（外部）世界的关系。为了解决现实世界中的问题，从现实世界中获取信息，构成供计算机处理的数据源，然后将数据输入到计算机，计算机对数据进行管理，按照人们对数据的需要查询或转换，进行必要的处理与分析，并将查询、分析结果反馈给人们，以帮助人们对现实世界的安全决策和行动。对城市安全规划和重大事故应急救援信息分析表明，城市安全规划及应 急地理信息系统处理的信息分为两类。第一类是反映事物地理空间位置的信息，即空间数据或地图数据、图形数据；第二类是与事物的地理位置有关，反映事物其他特征的信息，即专题属性信息或专题属性数据。、、、、、‘Ｊｌ了ｔ，，，，，产产ｒ；七、、、图２．１城市安全规划及应急地理信息系统概念框架结构图城市安全规划及应急地理信息系统的开发一系统设计信息获取分析结果数据输入查询转换 图２． ２城市安全规划及应急地理信息系统对现实世界处理过程事物空间位置最基本的表示方法是点、线、面和三维表面。所谓点是该 事物的大小、一长度可以忽略不计而获得的抽象，如消火栓、水井、消防水泵、阀门、电源开关等。所谓线是该事物的面积可以忽略不计，但长度、走向很重要，如道路、河流、各类管线等。所谓面是该事物具有特定的、封闭的边界，如工厂生产区域、城市的行政区域、建筑物等在地图上就是由线围成的不规则的多边形。所谓三维表面是该事物在一定地理范围内是连续变化的，其边界是模糊的，如不规则的地形表面等。城市安全规划及应急地理信息系统将点、线、面和三维表面储存在计算 机中，成为事物的空间数据。地理信息系统最基本的功能是将分散收集的各种空间、属性信息输入到计算机中，建立起有相互联系的数据库，庞大的数据库支持地理信息系统，只有不断地对数据库进行维护，才能确保地理信息系统的有效运行。只有将数据储存在计算机中，才能借助计算机进行数据处理与分析。空 间数据可以象手工地图类似的表达方式显示在计算机的输出设备上，选定任意的空（ｐ１位置就可以显示出相应事物的属性。查询、分类的结果可以图形、文字或表格的形式输出到计算机输出设备上。城市安全规划及应急地理信怠系统的开发一系统设计（三）总体设计原则系统按照如下总体设计原则进行设计：（１）能够为城市安全规划和城市重大事故应急救援提供必要的支持；（２）可以提供安全规划及应急的可视化技术；（３）作为城市安全规划和城市重大事故应急救援决策支持的通用平台。（四）系统软件、硬件环境设计的城市安全规划及应急地理信息系统由硬件、软件、数据和用户构成。（１）软件系统城市安全规划及应急地理信息系统的软件系统由操作系统、数据库管理ｓ系统软件和ＧＩｓ系统、ＧＩＧＩ Ｓ应用软件应用软件等组成，如图２．３所示。城市安全规划及应急地理信息系统的内核是操作系统，外一层是数据Ｊ””．Ｌ，￣ｅｓｓｅｓｅ‘ｅｓ‘几－‘，‘产‘，￣舀尸‘，二尸‘－，几「．．一一了分一一一－－今＝数据库管理系统于：－三其它系统软件：－甘，一￣了－尸－尸一，－一，厂一尸－￣－尸－厂，侧库管理系统和其他系统软．—厂￣－，－－份．－－一－－．二二－」「一－￣，一－－，户－－－－￣厂．￣－－－．－ｆ‘‘二－＝‘品－＝了‘‘二几，件，再外一层就是ＧＩｓ系统软件和ＧＩｓ应用软件。图２． ３城市安全规划及应急地理信息系统软件体系结构ＧＩｓ４＋－－－０ Ａ ｆ－｝ｔｖ－Ｒ－－ 厂厂－－二－份－‘益￣‘几厂‘－一飞１－了少－－－操作系统螂按照城市安全规划及应急地理信息系统对数据的处理过程将系统软件分为数据输入与转换、图形和属性数据编辑、数据管理和储存、空间查询与分析、数据输出等５大部分，如图２．４所示。图２．４城市地理信息系统软件构成城市安全规划及应急地理信息系统的开发一系统设计（２）硬件系统 城市安全规划及应急地理信息系统硬件由计算机系统、网络系统、数据 采集和输入系统、地图输出系统等构成，如图２．５所示。计算机系统是城市安全规划及应急地理信息系统的核心，用于数据和信息的处理、加工、分析和管理，包括交换机、服务器等。数据采集和输入系统完成空间数据的转化并输一墓４ｉ｝ｒ到座ｒｆ｝＇．｝．｀ｃ」一噩习全球定位系统入到计算机，常用的如数字化仪、解析测图仪、扫描仪、数字摄影测量系统、遥感Ｌｗｔ ４ｋ．Ｕｃ ｎｉｍｘ ＃｝ １Ｘ 遥感图像采集与处理系统数字摄影测量系统｝数字化仪１｝解析，。图仪｝｛扫描仪１数字化仪解析测图仪扫描仪图像采集和处理系统等。地图输出系统完成地图和属性数据的输出，如绘图仪、打印机、磁带机、硬盘、光盘等。网络主服务器路由器系统完成上述三部分的联系以及与外部环境的网络联系，如防火墙、路由器、中继器、网络等。｝＞Ａ｝ＩＪ＆ｆ｝ｋ｝交换机专用服务器ＧＩＳ服务器用户防火墙图２．５城市安全规划及应急地理信息系统硬件结构二城市安全规划及应急地理信息系统研究内容城市安全规划及应急地理信息系统作为城市地理信息系统的一个分支， 是运用计算机硬件、软件和网络技术，实现城市各类安全数据的输入、存储、查询、分析、显示、更新和应用，并以处理城市各类空间实体及其关系为主城市安全规划及应急地理信息系统的开发一系统设计的技术系统。本项目对城市安全规划及应急地理信息系统的研究主要针对如下内容： ．城市安全相关空间特征分析的地理信息系统方法； ．风险评价与预测分析的地理信息系统方法； ．城市安全规划及应急地理信息系统辅助城市规划与设计方法； ．城市安全规划信息的地理信息系统表示； ．城市应急救援信息的地理信息系统表示； ．城市安全管理、风险评价、应急救援的可视化模式； ．其他城市安全服务的可视化技术等。 （一）城市空间特征的地理信息系统方法城市空间特征是城市规划重点研究内容之一，城市空间特征的地理信息 系统描述是建立城市安全规划及应急地理信息系统必须解决的问题。城市空间地理形态、特征及其变迁的描述，城市生产、生活等各城市要素的可见分布及其演变，城市规模、城市产业化结构及其空间特征，城市人口构成及其分布，城市重大危险源构成、属性及其分布，城市应急救援力量组成、属性及其分布，城市重点保护和防护目标构成、属性及其分布，城市的气候、环境特征等，都是建立城市安全规划及应急地理信息系统必须研究的内容。城市空间特征是各城市要素的空间位置、结构及其关系。位置分精确位 置和参考位置。精确位置用地理坐标表示，它能准确计算面积、长度、密度等数量指标和描述准确空间位置，如消防站与重大危险源的距离、应急救援指挥中心与重大危险源的距离、建筑物之间的安全距离、建筑物的空间尺寸等都可以用精确位置表示。参考位置是相对其他要素而言的，如道路网及其名称，重大危险源名称和储存物质、应急救援站名称及其应急救援设备、人员等。结构主要由空间分布形态和组织方式来描述，如重大危险源的物质形态和管理机构、应急救援体系的组织结构等。关系是指特定城市要素个体间或不同要素间的拓扑关系、数量关系和比例关系等，如道路拓扑关系、地理信息系统使用的比例尺等。作为城市安全规划及应急地理信息系统，其数据不仅包括一般城市地理 信息系统的数据，还要包括为城市安全服务的安全信息数据，如重大危险源城市安全规划及应急地理信息系统的开发一系统设计及其分布、应急救援力量及其分布、重点保卫和重点防护目标及其分布等。本项目研究的城市安全规划及应急地理信息系统试图尽量将可用于城市安全的信息有机的组织起来，借用计算机实现自动或交互式地完成城市各要素空间特征的处理分析，并将它们应用于城市安全管理、城市安全服务和城市应急救援之中。因此，需要研究相应的数据模型、数学模型、数据组织方式和过程分析方法。数据模型是指描述某项（类）事物所需的数据类型，对于城市安全规划 及应急地理信息系统，数据类型可能包括文本型、单精度型、双精度型、日期型等。数学模型是为了空间分析、数据处理和计算建立的，即为了完成某项事 物选用的数据、物理方法和工具，如数学运算公式、方程式和数据标准处理等，有的分析可能需要十分复杂的数学、力学工具，如在评价化学物质爆炸伤害范围时需要用到复杂的物理力学方程式，在计算应急救援路线时的最优化理论。过程分析方法是指获得分析结论的整个分析过程及其组织，包括数据类 型的确定、选择数学方程，确定各类数据处理方法和顺序、各类数学模型的应用顺序，以及地理信息的表达方式等。木项目研究的城市安全规划及应急地理信息系统力求为用户建立丰富的 知识库和适应于城市安全管理、应急救援、事故模拟、风险评价的模型库，给出这些知识和模型的组织方式，并为它们使用准备足够的基础数据，使用户能够方便自如地应用，解决城市安全相关的问题。如为了评价城市个人风险和社会风险，应该包括重大危险源数据库、风险评价模型库、人口分布数据库和气象环境数据库等，需要危险物质泄漏与扩散、火灾、爆炸等伤害范围和破坏范围评价模型。为了城市应急救援辅助决策时合理选择应急救援线路的需要，应该具有城市交通线路属性及其分布数据库、应急救援力量属性及其分布数据库，需要道路拓扑关系、道路通行关系等。（二）城市安全规划及应急地理信息系统的安全分析方法 安全系统是一个开放的宏观巨系统，该系统由若千子系统，子系统由要 素组成，安全系统包括很多要素，这些要素之间的关系是十分复杂的。不同 城市安全规划及应急地理信息系统的开发一系统设计的要素在不同的安全系统中表现出不同的结果，相同的要素在不同的安全系统中表现出不同的结果，不同的要素在相同的安全系统中也表现出不同的结果。此外，各要素对安全系统的重要度是不同的，对于城市的一个燃气储罐区，如果该储罐区在城市人口密集区，一旦发生泄漏、爆炸事故，就会造成大量的人员伤亡，如果该储罐区建在远离人员集聚区域，即使发生泄漏、爆炸事故，也不会造成大量的人员伤亡。城市安全规划及应急地理信息系统的风险评价，主要从城市安全、应急 救援的角度，研究城市规划和建设中土地使用和适宜性程度、城市安全规划方案、人口规模和合理的人口分布模式、各类生活功能区的合理布局、城市生命线的合理布局、重大危险源合理布局、应急救援力量基本需求和合理布局等，并建立它们的风险评价模型，根据社会、经济、环境特征等居民安全的需要，给出城市个人风险和社会风险的可承受水平，按照风险可承受水平进行安全投资，使安全投入与社会、经济发展相吻合，并最大限度地降低城市事故、紧急事件和自然灾害的风险，减少由其带来的损失。计算机要完成人们手工完成的工作，需要模拟人们的思维方式和分析问 题的过程。单就评价因素的组织来说，首先是空间数据层的划分。不论是地形图，还是数字形式的地形数据，都包括多种评价因素。需要根据城市主导风向确定城市燃气储罐区地点，根据高程带确定洪水淹没空间范围和建设条件，根据地形的坡度和坡向确定用地性质和建设条件，根据建筑物确定道路走向和新建筑物的布局，根据现有道路网络确定交通条件，根据城市范围和火灾特征、火灾危险性确定消防力量及其布局，根据事故、灾害和紧急事件的规模确定应急救援力量及其合理布局等。可见城市空间数据可以分解为多种评价因素层。专题中数据层的划分是以评价目的和便于计算机操作为原则的。 其次是非空间数据的处理问题。如政策、法律法规、技术标准等非空间 数据以及属性值，它们不随空间位置的变化而变化或变化不大，它们也是评 价因素。对于非空间数据的处理方法有两种，一种是图形化处理，按照数据 的同一性或相关性，参照空间数据的位置〔范围）形成空间因素层，例如政 策规定的保护区、用地限制条件、安全生产法律法规、安全生产技术标准、 城市于全规划及应急地理信息系统的开发一系统设计生活区安全管理规定等；二是将某些不能图形化的政策、法律法规、技术标准等非空间数据以及属性值单独分析，即以空间分析结果为基础，进行适当调整。三城市安全规划及应急地理信息系统分析过程城市安全规划及应急地理信息系统作为一个专业化地理信息系统，本人 在进行开发之前进行了系统分析，分析系统的主要任务，明确了在城市安全管理、安全地理信息处理、城市安全辅助决策支持、城市安全规划等方面的基本任务。按照问题识别、分析与综合、编制需求分析和需求分析评审等四个过程进行了系统分析。（１）问题识别 从城市安全角度和地理信息系统角度，确定开发的总体要求，即软件的 需求，提出实现这些需求所需要的条件，以及这些需求应该达到的标准。主要包括：．功能需求。列出开发的城市安全规划及应急地理信息系统所要实 现的每一个（项）功能，并对这些功能的实现进行说明。 ．性能需求。确定并给出所开发的城市安全规划及应急地理信息系 统的各项技术性能指标。 ．环境需求。环境需求也就是开发的城市安全规划及应急地理信息 系统运行的环境要求。 ．用户界面需求。软件与用户界面的友好性是用户能够方便、有效、 快捷和愉快地使用该软件的关键之一，也是该软件是否具有市场 竞争力，是否受到用户欢迎的关键。 ．资源需求。城市安全规划及应急地理信息系统开发需要的各种资 源。 ＜ｚ）分析与综合 需求分析的第二阶段工作是问题分析和方案综合。首先确定数据流和数 据结构，从数据流和数据结构出发，逐步细化所有的系统功能，找出系统中各元素之间的联系、接口特性和设计上的限制，分析它们是否满足功能要求，城市安全规划及应急地理信息系统的开发一系统设计功能设置是否合理。再根据功能需求、性能要求和运行环境需求等，提出解决方案，直到每一个问题都得到解决为止。＜３）编制需求分析报告 将需求分析的结果进行整理，形成了需求分析报告，报告内容包括： ．用户； ．开发平台、数据库管理系统和其他开发工具； ．数据流图和数据库结构； ．系统功能和程序流图； ．安装方式和运行环境； ．所需开发资源； ．开发工作安排。 （ ４）需求分析评审为了确保系统需求分析科学、系统，对系统需求分析报告中的如下问题 提出要求，进行了评审：．系统的方针、目标与用户要求相一致； ．在系统分析过程中应该提供的各种文档资料齐全； ．文档中的内容应完整、准确地反映了用户的要求； ．准确、清晰地说明系统中各要素之间、系统与其他系统间的接口关系 和要求； ．数据流清楚、数据结构合理，数据的获取方式和要求： ．包括系统的所有功能，这些功能的说明要清楚，用户和系统分析人员 对这些功能的理解要一致； ．包括可行、详细的实施计划，各项资源的安排要合理、得当，系统开 发的人力、物力和时间应足够； ．制定出系统的检验标准和检验计划； ．整个需求分析报告层次清楚、用词准确、内容全面等。 四城市安全规划及应急地理信息系统集成城市安全规划及应急地理信息系统是一个跨学科的边缘技术领域，系统 城市安全规划及应急地理信息系统的开发一系统设计开发需要安全管理、安全技术与工程、城市规划与管理、城市建设、应急救援、城市服务、计算机软件开发和计算机硬件等各方面的知识和技术。因此，需首先分块开发，然后集成和优化。功能集成技术支持集成界面用户集成技术技术支持数据集成图２． ６系统集成内部关系数据集成主要做了三方面工作，一是数据的获取和管理，数据如何进入 到系统，在系统中对数据如何进行组织。二是系统内部的数据传递，即系统内的各子系统和模块之间如何进行数据的交换，数据是如何在各子系统和模块间流动的，它们之间需要有相容的数据格式、可以传递数据的接口。三就是数据的输出，在打印机、屏幕等输出终端设备上的输出，数据通过文件等形式向系统外部的输出等。五城市安全规划及应急地理信息系统需求分析城市安全规划及应急地理信息系统是建立在地理信息系统和城市安全信 息系统之上，针对城市灾害、各类事故和紧急事件防治工作中的空间信息数据、信息管理、分析、预测评价和辅助决策支持等的城市安全管理和事故应急救援的实际需求，进行城市安全方面的应用和研究，探索城市安全分析方法、事故（灾害）防治技术与地理信息系统技术结合的关键技术问题，开发实用性的城市安全管理、事故（灾害）预防和事故应急救援的空间分析模型，为研究城市安全中的开放、宏观、复杂巨系统提供快速有效的技术途径和手段。城市安全规划及应急地理信息系统的开发应结合城市安全管理与城市事 故（灾害）应急救援的现实需求，为城市安全用户提供多层次、大信息量、针对性信息和系统化信息的服务。城市安全规划及应急地理信息系统的开发一系统设计（一）城市安全规划及应急地理信息系统用户应急地理信息系统的用曰盯巨竺塑邂塑到户可大致分为五类，即城｝系统用户按照课题安全规划和事故应急救援的实际要求，本项目的城市安全规划及 ｝｝城市日常安全管理用户城市安全规划用户城市事故应急救援指挥用户城市安全研究用户市日常安全管理用户、城市日常安全信息查询用户、城市安全规划用户、城市事故应急救援指挥用户和城市安全研究用户，如图２．７所示。图２． ，城市安全规划及应急地理信息系统用户（ １）城市日常安全管理用户城市日常安全管理用户主要是指从事城市安全管理的政府机构、非政府 组织、为政府提供安全决策和安全咨询服务的机构。根据我国的行政管理情况，构成该类用户的有：．公安部门； ．消防部门； ．安全生产监督管理部门； ．道路管理部门； ．城市规划部门； ．建筑安全监督管理部门； ．环境保护监督管理部门； ．医疗卫生救护部门； ．城市减灾、防灾相关部门： ．城市的市、区级政府； ．街道居民委员会； ．从事城市安全研究、设计的研究机构： ．从事城市安全咨询、服务的中介机构等。 该类用户可以在城市安全规划及应急地理信息系统上享受的服务有： 城市安全规划及应急地理信息系统的开发一系统设计．各类城市安全管理信息的查询； ．与本部门、机构有关的安全管理辅助决策支持； ．安全基础知识查询； ．本部门、机构安全管理信息发布； ．相关部门、机构安全管理信息的交流等。 Ｃ２）城市日常安全信息查询用户 任何一个城市居民都有权成为城市日常安全信息查询用户，该类用户享 受对城市安全的知情权。城市安全规划及应急地理信息系统为该类用户提供如下的安全信息，供其查询：．城市事故信息； ．城市安全状况； ．城市安全建设情况； ．城市重大危险源分布及其说明； ．城市可能造成重大人员伤亡和财产损失的地点、场所的分布及其说 明；．日常安全教育、安全宣传的信息等。 （３）城市安全规划用户 本项目将课题第一专题的部分安全规划研究结果通过城市安全规划及应 急地理信息系统实现可视化。进行城市安全规划，是确保城市安全布局合理、提高城市本质安全水平的关键。城市安全规划用户是专业化用户，城市安全规划及应急地理信息系统根据城市安全规划的要求设计了部分功能，这些功能包括：．城市安全规划导则； ．城市重大灾害、事故的计算模型和计算方法； ．城市应急救援力量需求计算模型和计算方法： ．其他城市安全规划辅助决策支持等。 （ ４）城市事故应急救援指挥用户城市事故应急救援辅助决策是课题第二专题的研究内容。城市安全规划 及应急地理信息系统将课题第二专题的部分研究成果，通过计一算机显示给用城市安全规划及应急地理信ｔ系统的开发一系统设计户。城市应急救援指挥用户是指从事城市应急救援的政府部门和专业机构。目前我国涉及城市应急救援指挥的用户有：．城市的市、区级人民政府； ．城市应急救援联动中心（我国大部分城市没有设立）； ．公安部门； ．消防部门； ．安全生产监督管理部门； ．环境监控管理部门； ．灾害救援指挥部门； ．卫生突发事件应急救援指挥部门； ．专业化应急救援机构； ．保险机构等。 城市安全规划及应急地理信息系统的主要功能之一就是城市事故、灾害 和紧急事件的应急救援辅助决策支持，在应急救援辅助决策支持方面的功能包括：．重大危险源分布及其属性； ．应急救援力量分布及其属性； ．应急救援预案编制导则； ．应急救援物质分布及其属性； ．典型事故危害、破坏范围模拟； ．应急救援路线辅助决策支持； ．应急救援指挥辅助决策支持等。 （５）城市安全研究用户 城市安全规划及应急地理信息系统是进行城市安全研究工具之一，城市 安全研究用户可以根据研究开发的要求，在城市安全规划及应急地理信息系统上进行开发，完成相应研究工作，如开发基于地理信息系统的应急救援指挥系统，开发基于地理信息系统的城市安全规划辅助决策支持系统，建立基于地理信息系统的城市重大危险源监控系统，建立基于地理信息系统的重大事故（灾害）后果模拟系统，在城市地理信息系统上开发风险评价软件等。城市安全规划及应急地理信息系统的开发一系统设计本项目开发的城市安全规划及应急地理信息系统为该类用户提供了二次开发的机会。（二）城市安全规划及应急地理信息系统的基本功能城市安全规划及应急地理信息系统包括一个强有力的软件支持环境，既 可为日常城市安全管理提供服务，也可为城市事故、紧急事件和自然灾害的应急救援提供辅助决策支持，还可为城市安全规划、重大事故（灾害）模拟等提供研究平台。该城市安全规划及应急地理信息系统根据用户需求设计其功能，作为一个较完整的软件系统，其基本功能包括：．数据信息采集和维护； ．数值模型分析； ．图形生成和图形编辑； ．数据信息输出等。 本项目在城市安全规划及应急地理信息系统的开发时，充分使用现有的 最新研究成果，避免软件开发的重复性和开发的软件缺乏先进性。城市安全规划及应急地理信息系统的部分功能是地理信息系统的基本功能，如数字化仪输入、图形编辑、图形输出等都是地理信息系统的基本功能，城市安全规戈１１及应急地理信息系统是在地理信息系统软件上的二次开发，因此尽量选择合适的地理信息系统软件作为城市安全规划及应急地理信息系统的开发平台，并尽量直接引用其功能，以便减少工作量。城市安全规划及应急地理信息系统开发的主要精力集中在：．城市日常安全管理； ．城市重大事故防治； ．应急救援的辅助决策支持； ．应急救援力量、资源合理布局的辅助决策支持； ．城市安全规划的辅助决策支持等。 （三）城市安全规划及应急地理信息系统开发环境按照便于系统开发、开发一个通用系统平台、能够满足项目任务要求、便于下游用户的二次开发的原则，选择城市安全规划及应急地理信息系统的城市安全规划及应急地理信息系统的开发一系统设计开发环境、编程软件和运行环境等。（１）数据库管理系统为了具有广泛的兼容性和数据接口的拓展功能，适应于Ｉ ｎｔｅｒｎｅｔ的发展和网络化的要求，所有软件应采用相同的数据库管理系统，并形成统一的数据结构设计。因此，选择ＳＱＬ Ｓｅｒｖｅｒ数据库管理系统作为本项目数据库管理的开发平台，所有涉及数据库操作的程序全部使用ＳＱＬ语言。由于采用了标准化数据库ＳＱＬ语言进行数据库操作的编程，确保了系统数据库对Ｏｒａｃｌｅ，Ａｃｃｅｓｓ等是兼容的。（２）开发语言 选择的程序开发语言应适于数据库管理系统的开发环境、地理信息系统 的开发环境和城市安全规划及应急地理信息系统运行环境的要求，因此，程序开发语言选用Ｄｅｌｐｈｉ ６．０．（３）开发工具 目前地理信息系统开发工具较多，大致分为三类，带密匙的、不带密匙 的和二次开发的，它们各有特点。综合考虑选择北京超图地理信息技术有限公司的Ｓｕｐｅｒ Ｍａｐ软件系列作为开发工具。具体有下列开发工具：．Ｓｕｐｅ ｒ Ｍａｐ：全组件式ＧＩＳ开发平台；．Ｓｕｐｅ ｒ Ｍａｐ ＩＳ：网络ＧＩＳ开发平台；．Ｓｕｐｅ ｒ Ｍａｐ Ｄｅｓｋｐｒｏ：通用桌面ＧＩＳ软件。（４）运行环境选择 运行环境应适应通用软件的流行趋势，具有良好的兼容性，并有较好的 网络功能，且在网络方面适应升级换代的需要。所以，选择Ｗｉｎｄｏｗｓ ＮＴ，Ｗｉｎｄｏｗｓ ９Ｘ或Ｗｉｎｄｏｗｓ ＸＰ作为运行环境。（四）城市安全规划及应急地理信息系统总体设计 （１）总体程序流图 根据课题的需要，总体程序流图如图２． ８所示，设计如下功能模块。城市安全规划及应急地理信息系统的开发一系统设计系统应急救援辅助决策模块重大危险源管理模块地理信息管理模块地图管理模块． 等功能． 息、分区的人口、财产、用地信息的输入、输出和编辑，以及危险化学品数据库、安全距离数据库、法律法规数据库、典型事故案例数据库、器材设备数据库和消防站数据库的数据录入、修改、删除和输出等功能。．地理信息管理模块。包括：地图编辑、地图量算、符号库、填充库和 线形库的维护等功能。析、城市危险源安全分析、重点防护目标安全分析、危险源选址、重点防护目标选择、城市整体安全规划、城市区域风险计算等功能。．应急救援辅助决策模块。包括：应急指挥说明、应急救援记录管理、 一般防护目标、重点防护目标、消防警力、公安警力、交通管理警力、医院、系统管理模块系统管理模块。包括：用户管理、系统设置和数据整理、备份、恢复基础信息管理模块。包括：气象信息、洪水信息、地震信息、道路信．地图管理模块。实现对地图输入、编辑、管理和输出等功能。 ．安全规划辅助决策模块。包括：城市区域安全分析、城市整体安全分 基础信息管理模块安全规划辅助决策模块系统数据库图ｚ．８总体程序流图城市安全规划及应急地理信息系统的开发一系统设计应急救援机构、应急救援专家、消防辖区、公安辖区、交警辖区、交通路段、消火栓、设备器材物资、应急救援预案等输入、编辑、输出等功能。．重大危险源管理模块。包括：重大危险源输入、编辑、输出以及重大 事故模拟计算及其结果输出等功能。Ｃ２）总体数据流图 总体的数据分为两大类，第一类是规划、评价等原始数据，第二类是规 划、评价生成的数据，两类数据的流图和管理模式不同。第一类数据的管理和数据流图如图２． ９所示，第二类数据的管理和数据流图如图２．１０所示。服务器数据传递客户机一垂权限￣垂权限数据处理数据处理图２．９第一类数据的数据流图数据传递服务器客户机皿权限数据处理垂权限数据显示图２．１０第二类数据的数据流图由于本系统的计算和数据处理比较集中，因此所有的计算都在服务器端 完成，部分数据的处理在客户机端完成，客户机端只负责当地数据的编辑和城市安全规划结果的输出。（３）系统构成 城市安全规划数据库及其网络化技术的最终成果是一个基于Ｇ ｓ的计算Ｉ机系统，其工作流程的关系如图２．１１所示。城市安全规划及应急地理信息系统的开发一系统设计图２． １１系统工作框架城市安全规划数据库及其网络化技术将形成以数据库管理、安全规划和 重大事故应急救援决策支持的系统平台，使它具备：．地图编辑功能； ．多源空间数据无缝集成功能； ．空间分析和拓扑处理功能； ．分析评价和预测的二次开发功能。 城市安全规划及应急地理信息系统的总体结构如图２． １２所示。城市安全规划及应急地理信忽系统的开发一系统设计城市安全规划及应急地理信息系统系统管理模块基础信息管理模块地理信息管理模块地图管理模块安全规划辅助决策模块应急救援辅助决策模块重大危险源管理模块 、．．．…，．．．．．．．．．．．．．－……，．．．．．．．……‘：，．……，：，．．－，．，．．．－：‘ＩＥ…，．．．．．．．．．…Ｓｕｐｅｒ Ｍａｐ ＩＳＭＳ ＩＥ…，．，．．．．．…工作流组件…ＧＩＳ应用组件图形应用组件文件处理组件数据库应用组件，．．．……Ｓｕｐｅｒ Ｍａｐ组件数据库管理系统二．．．．．．．．．．．．．‘．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．。二，……。。．…。。。。．。空间数据库非空间关系数据库 文档数据库图２．１２系统构成结构２３城市安全规划及应急地理信忽系统的开发一数据库研究第三章数据库研究城市安全规划及应急地理信息系统是建立在海量的城市数据之上的，数 据的合理组织和数据库机构的合理设计是确保城市安全规划及应急地理信息系统开发成功的关键。本章在分析城市安全数据特点的基础上，研究了城市安全规划及应急数据库的数据、结构及其数据关系。一安全规划及应急数据库需求分析（一）安全规划及应急数据库作用城市安全规划及应急数据库是由一组数据库组成的，用于组织和存储城 市安全规划、城市安全管理和决策所涉及的相关信息，是由基础信息、安全信息和地理信息三者构成的综合数据库。城市安全规划及应急数据库能够为城市安全规划、城市安全管理和事故应急救援辅助决策提供数据信息支持。（二）安全规划及应急数据库的需求（１）城市重大危险源管理需求．重大危险源自身信息。包括：重大危险源的类型、危害形式、 危险物质种类和数量等信息。 ．重大危险源周边信息。包括：周边人口、重要防护目标、道路、 财产、其它重大危险源等信息。 ．危险化学品信息。包括：危险化学品的理化特性、危险特性、 应急处理措施、急救措施。 （２）城市重大事故应急决策指挥需求．事故发生场所（地点）信息。包括：事故场所的位置、危险致 因物的种类和数量等信息。 ．事故场所周边信息。包括：周边人口、重要防护目标、道路、 财产、重大危险源等信息。 ．应急救援力量信息。包括：消防部门、公安部门、交警部门、 医院、安全生产部门、环保部门、急救部门、卫生部门、应急 城市安全规划及应急地理信忽系统的开发一数据库研究负责部门、应急救援专家、水电煤气管理部门等力量的信息。 ．应急救援设备器材物资信息。包括：消火栓、消防水源、灭火 设备、防护设备、堵漏设备、侦检设备、破拆设备、运输设备、 通信器材、砂石、木料等信息。 ．气象信息。包括：气温、风速、风向、雨雪、湿度等气象信息。 ．以往同类事故相关情况。 （３）城市安全规划的需求．危险源信息。包括：危险源的类型、危害形式、危险物质种类 和数量、危害范围等信息。 ．防护保卫目标信息。 ．土地信息。包括：土地的用途、等级、价格等信息。 ．人口分布信息。包括：人口的数量、结构等信息。 ．交通信』 ａ．．安全距离信息。 ．相关法律法规信息。 二数据库总体结构设计（一）安全规划及应急数拐库设计原则（１）设计原则．组织合理； ．结构清晰； ．冗余度低； ．便于操作； ．易于维护； ．可扩充性良好。 （２）基本要求．能够为城市安全信息的储存和管理提供系统的依托； ．能够为城市安全计算机管理、决策系列软件的开发提供良好的 数据支持。 城市安全规划及应急地理信息系统的开发一数据库研究（二）研究方法与方案使用改进后的新奥尔良（ Ｎｅｗ Ｏｒｌｅａｎｓ）方法进行设计，安全规划及应急数据库设计过程如图３．１所示。设计按照需求分析、概念结构设计、逻辑结构设计、数据库物理设计、 数据库实施、数据库运行和维护等步骤进行。（１）需求分析阶段 数据：数据字典、全系统中数据项、数据流、数据存储描述。处理：数据流图和判定表（树）、数据字典中处理过程的描述。图３．１数据库设计过程城市安全规划及应急地理信４．系统的开发一数据库研究（２）概念结构设计阶段数据概念模型、Ｅ－Ｒ图、数据字典。处理系统说明书（３）逻辑结构设计阶段．数据：选择数据模型，即关系或非关系模型。 ．处理：系统结构图。 （４）数据库物理设计阶段．数据：存储安排、方法选择、存取路径建立。 ．处理：模块设计、工ＰＯ表。 （５）数据库实施阶段．数据：编写模式、装入数据、数据库试运行。 ．处理：程序编码、编译连接、测试。 （６）数据库运行和维护阶段．数据：性能监测、转储与恢复、数据库重组和重构。 ．处理：新旧系统转换、运行、维护。 （三）安全规划及应急数据库总体设计（１）数据模型的选择 数据模型选择关系模型，数据库管理系统（ ＤＢＭＳ）选择网络数据库ＳＱＬＳｅｒｖｅｒ ２０００操作系统选择Ｗｉｎｄｏｗｓ （ＮＴ ４．０、２０００或Ｘ．）Ｐ（２）信息分类 安全规划及应急数据库储存的信息可以分为以下三类： ．基础信息：自身既无危险性也无安全需要对象的属性信息（不 含地理信息）。该类对象的存在只是为城市安全规划、城市安全 管理和决策提供支持和参照。 ．安全信息：自身存在危险性或有安全需要的对象的属性信息（不 含地理信息）。 ．地理信息：城市安全规划、城市安全管理和决策所涉及的对象 的地理位置和地理分布信息。 （ ３）总体结构设计城市安全规划及应急地理信息系统的开发一数据库研究数据库总体结构如图３．２所示，包括基础信息数据、安全信息数据和地理信息数据。安全规划及应急数据库｜ＩＶ础｝基｝息！数｛】地｝Ｉ理｝｝安｝全信｛＿＿基础对象地理停早＿Ａ信Ｌ安今｝１象ｆｉｋ｝４言息＿＿＿１信据Ｉ Ｉ据｛一｝息｝一！数｝１息｝｝ｆｃＩ据图３， ２安全规划及应急数据库结构图．基础信息数据：数据库名称为ｓ ａｆｅｃｉｔｙｂａｓｅｉｎｆｏ，此数据库中的对象如果有地理信息属性，则存储于地理信息数据库中。．安全信息数据：数据库名称为ｓ ａｆｅｃｉｔｙｓａｆｅｔｙｉｎｆｏ，此数据库中的对象如果有一地理信息属性，则存储于地理信息数据库中。．地理信息数据：数据库名称为ｓ ａｆｅｃｉｔｙｍａｐｉｎｆｏ，此数据库中的对象分为三类，与基础信息数据相关联的对象、与安全信息数据相关联的对象、只有地理信息的对象。三基础信息数据岸设计基础信息数据库（ ｓａｆｅｃｉｔｙｂａｓｅｉｎｆｏ）用于组织和存储自身无危险性对象的属性信息，此类对象存在只是为了城市安全规划、城市安全管理、事故应急救援的辅助决策提供支持，此类对象如果有地理信息属性，则存储于地理信息数据库中。基础信息数据库由１３个子数据库组成，这１ ３个子数据库分别存储于ｓａｆｅｃｉｔｙｂａｓｅｉｎｆｏ的１３个表（ｔａｂｌｅ）中，其名称如下：．气象数据库：表（ ｔａｂｌｅ）名称为ｂａｓｅ气象。．洪水数据库：表（ （ｔａｂｌｅ）名称为ｂａｓｅ洪水。．地震数据库：表（ （ｔａｂｌｅ）名称为ｂａｓｅ地震。．道路数据库：表（ ｔａｂｌｅ）名称为ｂａｓｅ道路。城市安全规划及应急地理信息系统的开发一数据库研究．人口数据库：表（ｔａｂｌｅ）名称为ｂａｓｅ人口。．用地数据库：表（（ｔａｂｌｅ）名称为ｂａｓｅ用地。．财产数据库：表（（ｔａｂｌｅ）名称为ｂａｓｅ＿财产。．危险化学品数据库：表（ｔａｂｌｅ）名称为ｂａｓｅ危险化学品．安全距离数据库：表（ｔａｂｌｅ）名称为ｂａｓｅ－安全距离。．法律法规数据库：表（ｔａｂｌｅ）名称为ｂａｓｅ＿法律法规．事故案例数据库：表（（ｔａｂｌｅ）名称为ｂａｓｅ事故案例。．应急救援设备器材数据库：表（（ｔａｂｌｅ）名称为ｂａｓｅ标准设备器材。．消防站数据库：表（（ｔａｂｌｅ）名称为ｂａｓｅ＿消防站。基础信息数据库（ｓａｆｅｃｉｔｙｂａｓｅｉｎｆｏ）组成结构图如图３．３所示。基础信息数据库（Ｓａ晰。ｃｉｔ、丁ａｓｅｉｎ氏。）一图３．３基础信息数据库组成结构城市安全规划及应急地理信息系统的开发一数据库研究四安全信息数据库设计安全信息数据库（ ａｓｅｆｉｃｙｔｓｅｔｆａｙｉｏ）用于组织和存储自身存在危险性或ｆｎ有安全需要的对象的属性信息，此类对象是城市安全规划、城市安全管理和辅助决策支持等过程所关心的主要对象，此类对象如果有地理信息属性，则存储于地理信息数据库中。安全信息数据库由５组子数据库组成，这５组子数据库分别存储于 ｓｅｃｆａｉｓａｙｔｅｆｉｎｆｙｔｏ的表（ｔｂａｌ）中，其中有些子数据库还包含一系列子表，其ｅ名称如下：．危险源数据库：表（ ｂｌａｔｅ）名称为ｓａｅｆｔ）－ｒ‘危险源＿＊；．防护和保卫目标数据库：表（ ｂｌａｔｅ）名称为ｓａｅｆ－防护目标少；ｙｔ．应急救援数据库：表（ ｔｂｌａｅ）名称为ｓｅｔｆａ－应急少；ｙ．应急预案数据库：表（ ｂｌａｔｃ）名称为ｓｅｔｆａｙ一应急预案；．事故记录数据库：表（ ｔｂａｌｅ）名称为ｓｅｔｆａ－事故记录。ｙ安全信息数据库组成结构图如图３． ４所示。一防护和保卫目标数据库安全信息数据库（ｓａ］厅ｃｉｔｖｓａｆｅｔｖｉｎ乡）应急救援数据库（ｓａｆｅｔｙ＿应急）ａｆｅｔ犯应急预案）应急预案数据库（Ｓ事故记录数据库（危险源数据库（ｓｆｅｔｙ＿危险源）ａ图３．４安全信息数据库组成结构一是城市安全规划及应急地理信息系统的开发一数据库研究五地理信息数据库设计（一）地理信息数据库内容地理信息数据库（ ｓａｆｅｃｉｔｙｍａｐｉｎｆｏ）用于组织和存储城市安全规划、城市安全管理、事故应急救援辅助决策支持涉及对象的地理位置、地理分布和尺寸信息等空间数据，如图３．５所示。按照此类对象的属性和空间数据特征，以及与其他数据库的关系，此类对象可进一步分为三类：．与基础信息数据库相关联的对象； ．与安全信息数据库相关联的对象； ．只有地理信息的对象。 全管理、事故应急救援等相关对象的空间地理信息数据，这１０个子数据库构成了数据库ｓａｆｅｃｉｔｙｍａｐｉｎｆｏ的１０个表（（ｔａｂｌｅ），对应１０个图层，这１０图层分别为：到。一地理信息数据库（ｓａ氏ｅｃ』；是已一一」图３． ５地理信息数据库组成结构地理信息数据库由１ ０个子数据库构成，储存的是城市安全规划、日常安城市安全规划及应急地理信忽系统的开发一数据库研究．基础地理信息图层：图层名称为ｍａｐ＿基础；．道路图层：图层名称为ｍａｐ－道路；．危险源图层：图层名称为ｍａｐ－危险源；．重点防护和保卫目标图层：图层名称为ｍａｐ＿重点防护目标；．一般防护和保卫目标图层：图层名称为ｍａｐ一一般防护目标：．应急救援力量图层：图层名称为ｍａｐ＿应急力量；．应急救援力量辖区图层：图层名称为ｍａｐ－应急力量辖区；．消火栓图层：图层名称为ｍａｐ＿消火栓；．安全规划分区图层：图层名称为ｍａｐ－安全分区；．事故地点图层：图层名称为ｍａｐ＿事故地点。（二）地理信息数据库设计（１）基础地理信息数据库 用于存储描述城市的地形、地貌、河流、水系、房屋及一些重要标记等 基本面貌等空间数据，包括下面４个图层的数据：．地形图层（ ｍａｐ－基础＿地形）；．水系图层〔 ｍａｐ＿基础＿水系）；．房屋图层（ ｍａｐ＿基础＿房屋）：．注记图层（ｍａ ｐ－基础－注记）。（ ２）道路空间数据库用于存储城市交通路段位置及其连接方式、拓扑关系等道路空间数据。 （ ３）危险源空间数据库用于存储城市危险源的位置、形状、组成等城市危险源空间数据。 （ ４）重点防护和保卫目标空间数据库用于存储重点防护和保卫目标的位置等空间数据。 〔５）一般防护和保卫目标空间数据库 用于存储一般防护和保卫目标位置的空间数据。 （６）应急救援力量空间数据库 用于存储城市公安、消防、医院、人员等事故应急救援力量空间分布情 况数据。城市安全规划及应急地理信息系统的开发一数据库研究（７）应急救援力量辖区空间数据库 用于储存城市公安、消防、医院、人员等事故应急救援机构辖区分布情 况数据。（８）消火栓空间数据库 用于储存城市消火栓位置数据。 （ ９）安全规划分区空间数据库用于储存城市安全规划分区情况空间数据。 Ｃ１ ０）事故地点空间数据库用于储存城市事故发生地点空间数据。 城市安全规划及应急地理信息系统的开发一可视化技术研究第四章可视化技术研究一可视化人可以通过视觉、听觉、触觉、嗅觉和味觉接受信息，信息往往通过一 种或多种人可以接受的信号形式表达出来。通过文字、符号、图形、颜色等方式独立地或组合地表达出来的信息可以被人以视觉信号的形式接受口广义地说凡是以人可以接受的视觉信号形式表达出来的信息都可以称为可视化的信息。通过文字（包括数字）表达出来的信息，对所描述的事物进行了高度的 抽象和概括，人通过视觉接收文字后大脑需要对信息进行一定程度的转化刁－能建立所描述事物的形象，通过符号和图形配合颜色表达的信息往往比文字提供的信息更丰富，更易于理解。在现实生活中，由于文字的表达过于单调，可视化程度比较低，所以往往不被看作可视化的信息。狭义的可视化信息是指通过图形、符号、文字、颜色组合方式表达出来的形象生动的信息。城市安全规划及应急的可视化技术是指城市安全规划及应急信息的图形 化、符号化、颜色化，以及如何提高城市安全规划及应急信息可视化程度的技术。城市安全规划及应急的对象是城市及城市内的各功能单位，其涉及的主 要信息包括地理信息、安全信息和基础信息。本项目的城市安全规划及应急信息可视化是借助地理信息系统技术实现的。二安全规划及应急可视化方法城市安全规划及应急可视化技术首先要解决的是实施可视化的方法和途 径，本项目结合城市安全规划及应急地理信息系统的特点，按照城市安全规划与事故应急救援辅助决策支持方面对可视化的要求，按照如图５．１所示的过程实施城市安全规划及应急的可视化技术。（１）分析城市安全规划及应急可视化要求 城市安全规划及应急可视化是为了通过计算机实施对城市安全规划和应 急救援的辅助决策支持，使得城市安全规划和应急救援更加科学、合理并提城市安全规划及应急地理信志系统的开发一可视化技术研究高效率。因此，可视化要求就是尽量增加城市安全规划和应急救援过程和指标的视觉效果。分析可视化要求确定可视化目标研究可视化内容研究可视化方法可视化实施图５．１安全规划可视化技术实施过程按照城市安全规划和城市事故应急救援的要求，可视化需求有如下儿个方面：．地图输入、编辑过程的可视化；．城市安全规划基本对象的可视化；．城市事故应急救援基本对象的可视化；．城市安全规划指标、结果的可视化；．城市事故模拟分析过程与结果的可视化。＜２）确定可视化目标、内容和方法通过对可视化对象的研究，按照可视化要求，对不同对象可视化的目标 为：．地图输入、编辑。作为地理信息系统基本功能就是可视化的地图输入、 编辑，因此采用原地理信息系统功能实现地图输入、编辑的可视化。．城市安全规划和城市事故应急救援对象。将一些城市安全规划和事故 应急救援的基本对象进行分类，分析各类基本对象的空间数据和属性数据，针对这些基本对象进行编程，开发成基本的控件，经过调试和测试后，作为程序控件绑定在城市安全规划及应急地理信息系统平台上，与通用开发程序的控件一样使用。．城市安全规划过程及结果。按照课题第一专题的要求，直接将城市安 城市安全规划及应急地理信息系统的开发一可视化技术研究全规划过程和结果用图形方式显示给用户。．城市事故模拟过程及结果。按照事故类型进行模拟计算，直接将城市事故模拟计算的过程和结果用图形方式显示给用户。三安全规划及应急可视化内容通过城市安全规划及应急地理信息系统的开发，实现了城市安全规划、事故应急救援的对象和过程的可视化。（１）可视化程序控件 新开发的用于城市安全规划及应急地理信息系统通用平台的基本控件有：．消火栓；．１１０报警站（点）；．１２０报警站（点）；．１１９报警站〔点）：．１２２报警站（点）；．医院；．应急救援机构；．防火分区；（２）可视化安全规划过程及结果 对于如下的城市安全规划过程及结果进行了可视化，即用图形方式将安 全规划结果显示给用户：．城市整体安全规划分析； ．危险源安全规划分析； ．重点保护（防护）目标安全规划分析； ．危险源建设选址； ．重点保护（防护）目标建设选址。 （３）城市应急救援管理的可视化 实现了如下城市事故应急救援过程、对象和结果的可视化，即可以在地 图上直接查询：城市安全规划及应急地理信息系统的开发一结论第六章结论通过本论文的研究，探讨了适应我国城市现状的、服务于城市安全规划 和城市重大事故应急救援的城市安全规划及应急地理信息系统的模式、方法和建设方案，并开发完成了《城市安全规划及应急地理信息系统》软件，从而使城市安全规划方法和城市重大事故应急救援系统更加科学、高效和方便。本论文所研究的项目取得了以下成果：（１）实用技术成果本项目取得的实用技术成果有２个： ①城市安全规划及应急基础数据库 存储了用于城市安全规划辅助决策支持、城市重大危险源管理、城市日 常安全管理和城市重大事故应急救援辅助决策支持的各类城市安全基础数据资料。成果形式：计算机数据及其数据库（计算机存储设备）。 危险化学品数据库，记录数１１ ３３条；安全距离数据库，记录数４７８５条；安全法律法规数据库，记录数５０２条；典型事故案例数据库，记录数１６５条；标准器材设备数据库，记录数１３７条；应急措施数据数据库，记录数６２条；②城市安全规划及应急地理信息系统软件 城市安全规划及应急地理信息系统软件是用于建立城市安全规划及应急 地理信息系统的通用计算机软件，它具有城市重大危险源管理、安全规划辅助决策支持、重大事故风险评价、重大事故应急救援辅助决策支持、日常安全管理等功能，可以实现城市安全对象空间数据和属性数据的录入、编辑、查询和输出，能够对一些城市安全规划和重大事故应急救援对象进行可视化设计。成果形式：计算机软件〔计算机存储设备）。 （２）技术创新 进行城市安全规划和城市重大事故应急救援辅助决策支持软件的需求分 析，建立城市安全规划及应急数据库，开发出具有城市重大危险源管理、城市安全规划辅助决策支持、城市重大事故应急救援辅助决策支持的基于地理城市安全规划及压急地理信．｝系统的开发一结论信息系统的城市安全规划和城市重大事故应急救援辅助决策支持系统。（３）论文和著作①《城市安全地理信息系统设计与开发》，著，己出版。②城市安全规划基础数据库探讨，环境与安全学报，已发表。③城市安全规划的可视化技术探讨，中国安全科学学报，已发表。 （４）成果推广情况本软件己经在南宁市、青岛市应用。城市安全规划及应急地理信息系统的开发后记后记本论文是在导师张兴凯教授的悉心指导下完成的，三年来，张老师不仅 在学习上以他深厚的理论功底，丰富的实践经验对我进行了谆谆教诲，而且在思想品质上给予我启迪；通过从事科研项目的锻炼，使我能够对安全工程和环境工程学科有了深入的了解，并系统地学习了学科的理论知识。张老师严谨、踏实的治学作风，平易近人的人生风范使我终生难忘。在此，谨向导师表示深深的谢意和崇高的敬意！本论文的完成得到了“十五”国家科技攻关项目的支持，特此感谢。两 年来，国家安全生产监督管理局安全科学技术研究中心为我提供了良好的实习环境，为本论文的完成提供了设备和资料等多方面的保障，安科中心的多位专家给予我悉心的指导和帮助，在此表示深深地感谢。深深感谢首都经贸大学安全工程系的全体老师和同学们，是你们为我创 造了一个良好的学习和研究环境。本论文的完成得到了师妹温亚男和师弟李群的大力协助，特此感谢。 读研三年来，我的爱人张立博女士在生活和学习上给与我无微不至的关 １环、支持和鼓励，使得我顺利完成了学业，特此感谢。感谢本文引用参考文献的所有作者们。 感谢各位专家学者对本文的评阅与赐教。 城市安全规划及应急地理信息系统的开发一参考文献参考文献［１］阎正城市地理信息系统标准化指南【Ｍ］．北京：科学出版社，１９９９－［２］姚娜．ＧＩｓ， ＭａｐＩｎｆｏ与ＭａｐＢａｓｉｃ学习教程［Ｍ］．北京：北京大学出版社，２０００．［３］周忠元。陈桂琴．化工安全技术与管理［Ｍ）．北京：化学工业出版社，２００２．［４］修文群．地理信息系统ＧＩｓ数字化城市建设指南［Ｍ］．北京：希望电子出版社，２００１． ［５１苗雪兰，刘瑞新，王怀峰．数据库系统原理及应用教程〔Ｍ］，北京：机械上业出版社，２００１ ．［６］俞志明．新编危险物品安全手册〔Ｍ］．北京：化学工业出版社，２００１．［７１吴庆洲２１世纪中国城市灾害及城市安全战略【７ｌ．规划师论坛，２００２，１２－１５．［ｓ７ ｝ｒ凯。赵保华．ＧＩｓ模型在火灾过程模拟中的应用研究［Ｊ７火灾科学，２００２， １１（３）：１７０－１７５．［９１谢之康，陈军，范维澄，王清安．燃烧、爆炸过程复杂性行为的非线性动力学一突变燃烧学、突变爆炸学〔 Ｊ〕火灾科学，２００２，１（９）：１－６．［１０１张培红，陈宝智，刘丽珍．大型公共建筑物火灾时人员疏散行为规律研究［Ｊ７．中国安全科学学报，２００１ ，４（１１．０２）：２２－２６．口月赵振东地震次生毒气泄漏与扩散的数值模拟与动态仿真［Ｊ７．地震土程与下程振动，２００２，２２（ ５）．［１２］上海市化学事故应急救援办公室．化学事故防护与救援〔Ｍ］．上海：上海科学普及出版社，１ ９９２［１３］董连华有害气体性状及监测技术［Ｍｌ．沈阳：东北工学院出版社，１９９１．［１４〕陈述彭．城市化与城市地理信息系统［Ｍ］．北京：科学出版社，２００１［１５〕赵振东．若千城市地震次生灾害预测研究〔Ｒ］．中国地震局工程力学研究所研究报告，１ ９９５－２０００．［ １６］陈全人在火灾中的行为规律及计算机仿真［Ｒ］．东北大学博十后研究工作报告，１ ９９７．［ １７〕日本建设省．建筑综合防火设计〔Ｍ〕天津：天津科技翻译出版公司，１９９４．［１８］ Ｚｈａｎｇ Ｐｅｉｈｏｎｇ． Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｔｈｅ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ Ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ Ｅｖａｃｕａｔｉｏｎ ｉｎＢｕｉｌ ｄｉｎｇ Ｓｐａｃｅ ［Ａ］．ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｆ Ｓａｆｅｔｙ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ８７ 城市安全规划及应急地理信息系统的开发一参考文献Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｐｒｅｓｓ， ２０００Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ［ Ｃｊ．Ｂｅｉｊｉｎｇ：［１９１ Ｂ． Ａｓｈｅ ａｎｄ ＴＪ． Ｓｈｉｅｌｄｓ． Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ＵｎａｎｎｏｕｎｃｅｄＥｖａｃｕａｔｉｏｎ ｏｆ ａ Ｌａｒｇｅ Ｒｅｔａｉｌ Ｓｔｏｒｅ［Ｊ］． Ｆｉｒｅ Ｍａｔｅｒ， １９９９，８：３３３－３３６［２０１ Ｅ． Ｒ． Ｇａｌｅａ＆Ｊ． Ｍ． Ｐｅｒｅｚ Ｇａｌｐａｒｓｏｒｏ． Ａ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ－Ｂａｓｅｄ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅｌｆｏｒ ｔｈｅ Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｆｒｏｍ Ｍａｓｓ－Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｖｅｈｉｃｌｅｓ［Ｊ］． Ｆｉｒｅ ＳａｆｅｔｙＪｏｕｒｎａ１，１９９４，１（３）：３４１－３６６．［２１１ Ｍａｔｔｈｅｗ Ｏｗｅｎ． Ｔｈｅ ＥＸＯＤＵＳＥｖａｃｕａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅｌ Ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ ＥｖａｃｕａｔｉｏｎＳｃｅｎａｒｉｏｓ［Ｊ］． Ｆｉｒｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ Ｊｏｕｒｎａｌ，１９９６，７：２７－３０ｒ一ｅｓｌｆ．ＬＦ．Ｌｒ．ＬｒＥｘｐｌｏｓｉｏｎ Ｈａｚａｒｄ Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ． ＨＳＥ， ２００１［２６１ Ｐ． Ｈ． Ｂｏｔｔｅｌｂｅｒｇｈｓ， Ｂ．Ｊ．Ｍ． Ａｌｅ． Ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｄｏｍｉｎｏ ｅｆｆｅｃｔｓ ｉｎ ｔｈｅＩｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉ ｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｓｅｖｅｓｏ ＩＩ Ｄｉｒｅｃｔｉｖｅ ｉｎ ｔｈｅ Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ． ＥｕｒｏｐｅａｎＳｅｍｉｎａｒ ｏｎ Ｄｏｍｉｎｏ Ｅｆｆｅｃｔｓ， １９９６２０‘Ｑ口２ｎ乙八ｊ４Ｕ刁Ｍａｎｕａｌ ｏｆ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｈａｚａｒｄ Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ． Ｗｏｒｌｄ Ｂａｎｋ， １９８５Ｇ． Ｌ． Ｗｅｌｌｓ． Ｓａｆｅｔｙ ｉｎ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｐｌａｎｔ Ｄｅｓｉｇｎ． Ｗｉｌｅｙ， Ｃｈｉｃｈｅｓｔｅｒ， １９８０：１７０．ｌｅｓｅｓ日１－ｌｅｓｅｓｅｓｅｓＶ． Ｊ． Ｃｌａｎｃｅｙ． Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｏｆ ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ ｄａｍａｇｅ． ６ｔｈ Ｉｎｔ． Ｍｅｅｔｉｎｇｏｆ Ｆｏｒｅｎｓｉｃ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， １９７２．８８
