基于多目标优化的城市应急设施选址研究

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城市是所有自然灾害和突发公共安全事故的巨大承载体,城市现代化程度越高,其致灾易损性就越大,城市就显得越发脆弱。城市应急设施选址作为城市防灾减灾的重要内容,对应对突发事故,减缓各种事故对城市造成的危害、降低个人风险和社会风险意义重大。   设施选址问题是运筹学和管理科学中十分活跃和十分重要的研究领域之一。城市应急设施选址布局优化问题,主要是研究如何通过合理科学的分配布置有限的应急设施,从而保障及时有效地进行应急救援行动,尽可能的减少事故所造成的人员伤亡和财产损失。考虑各种因素,重大突发事件应急设施布局不仅仅是单目标选址问题,而是多目标决策问题。本文以城市应急设施为主要研究对象,在前人研究成果的基础,首先对各种城市应急设施的特点、用途及选址布局标准进行了总结。然后对各种选址模型进行分析讨论,在此基础上构建多目标选址优化模型。文中介绍了多种优化算法的原理及用途,包括非支配遗传算法、粒子群算法、拉格朗日松弛算法、启发式算法等。最后进行案例分析,针对构建的模型,运用多目标优化算法进行分析解决。   城市应急设施主要包括消防站、应急避难场所、应急物资储备设施、应急医疗设施等。城市应急设施选址需要综合考虑经济型、安全性、协调性、功能一致性等多种因素,现实中选址问题大多不只是一个优化目标而是多个目标,也就是多目标优化问题。对此问题,本文以最大覆盖模型、位置集合覆盖模型、P中心问题、P-中值问题为基础,以设施数量最小、运行时间最小、最大距离最小、成本最低等位目标函数,辅以多项约束条件,构建了城市应急设施选址多目标优化模型。   本文结合某城市的各项数据,对该城市的医疗急救点和消防站选址问题进行讨论、建模,并且引入NSGAⅡ优化算法解决模型中的多目标优化问题。求解后得出一系列Pareto最优解,其解空间分布均匀,并且具有良好的收敛性和鲁棒性。决策者可以根据实际情况从中选取最合适的解。经与其他情况对比,结果匹配良好,证明此方法具有一定的实用性。
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