“十三五” 國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“城鎮(zhèn)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與應(yīng)急保障技術(shù)研究”課題九(2016YFC0802509)

城鎮(zhèn)應(yīng)急資源配送與交通組織安全保障關(guān)鍵技術(shù)及平臺(tái)研究，是國(guó)家“十三五”重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“城鎮(zhèn)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與應(yīng)急保障技術(shù)研究”重要的組成部分，課題由武漢理工大學(xué)牽頭、武漢大學(xué)和華中科技大學(xué)參與。2016年6月正式啟動(dòng)，2019年9月完成綜合績(jī)效評(píng)估。課題成果可指導(dǎo)相關(guān)部門(mén)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)資源的合理布局和快速調(diào)配，提高資源的綜合利用和使用效能，提高城鎮(zhèn)應(yīng)急響應(yīng)中的資源保障和交通協(xié)同能力。

1 研究?jī)?nèi)容

本課題的研究對(duì)象為應(yīng)急資源，根據(jù)《國(guó)家突發(fā)公共事件總體應(yīng)急預(yù)案》對(duì)應(yīng)急資源保障的要求，本課題所研究的應(yīng)急資源主要涉及：人力資源、物資和基本生活保障、基本生活保障、醫(yī)療衛(wèi)生保障、交通運(yùn)輸保障。本課題所指的城鎮(zhèn)為中小城鎮(zhèn)，指縣級(jí)市、區(qū)級(jí)市的城區(qū)范圍。通過(guò)在中小城鎮(zhèn)的研究應(yīng)用示范，推廣應(yīng)用到全國(guó)其他中小城鎮(zhèn)。本課題所指技術(shù)包括實(shí)現(xiàn)城鎮(zhèn)應(yīng)急資源科學(xué)高效配送的信息獲取、規(guī)劃、優(yōu)化、調(diào)度、協(xié)同等核心方法、模型、算法、程序、系統(tǒng)的集合；平臺(tái)是技術(shù)的集成應(yīng)用端口，實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)急資源配送的評(píng)估、分析和決策，平臺(tái)最終用戶為示范城鎮(zhèn)的政府應(yīng)急管理部門(mén)。

針對(duì)城鎮(zhèn)突發(fā)災(zāi)害下應(yīng)急資源的保障需求，重點(diǎn)研究應(yīng)急資源如何科學(xué)高效地配送和交通組織關(guān)鍵技術(shù)和技術(shù)平臺(tái)，解決城鎮(zhèn)因遭受突發(fā)災(zāi)害導(dǎo)致時(shí)空、資源、環(huán)境復(fù)雜動(dòng)態(tài)變化時(shí)，如何快速制定適應(yīng)這種不確定和動(dòng)態(tài)情況的應(yīng)急資源配送方案和可保障其高效實(shí)施的交通組織方案的科學(xué)和現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。

課題任務(wù)和內(nèi)容包括：

任務(wù)1：應(yīng)急資源與交通網(wǎng)絡(luò)空間信息快速獲取與圖資融合技術(shù)。

任務(wù)1解決的實(shí)際問(wèn)題：資源類(lèi)型及來(lái)源多樣化，資源分布及數(shù)量信息模糊，交通狀態(tài)動(dòng)態(tài)不確定，會(huì)影響資源配送的可行性，如何快速獲取應(yīng)急資源和交通路網(wǎng)的動(dòng)態(tài)信息，并通過(guò)信息圖快速呈現(xiàn)，為配送實(shí)施和交通組織提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

研究?jī)?nèi)容細(xì)分：①多源空間信息獲取技術(shù)；②應(yīng)急資源與交通路網(wǎng)的一體化時(shí)空數(shù)據(jù)模型；③基于需求預(yù)測(cè)的應(yīng)急資源空間分布信息快速獲取方法；④基于衛(wèi)星參考站定位、低空攝影測(cè)量和三維激光掃描等技術(shù)的區(qū)域交通路網(wǎng)空間信息快速獲取及實(shí)時(shí)更新技術(shù)；⑤動(dòng)態(tài)資源與動(dòng)態(tài)路網(wǎng)的圖資融合技術(shù)，應(yīng)急資源路網(wǎng)空間分布一張圖技術(shù)。

任務(wù)2：復(fù)雜交通時(shí)空環(huán)境下應(yīng)急資源配送智能規(guī)劃技術(shù)。

任務(wù)2 解決的實(shí)際問(wèn)題：資源調(diào)撥缺乏統(tǒng)籌規(guī)劃導(dǎo)致調(diào)撥不合理，會(huì)導(dǎo)致局部資源過(guò)剩和浪費(fèi)、局部資源短缺現(xiàn)象發(fā)生，如何快速規(guī)劃并形成應(yīng)急資源配送戰(zhàn)略層方案，是應(yīng)急資源科學(xué)配送的關(guān)鍵問(wèn)題。

研究?jī)?nèi)容細(xì)分：①多維交通網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜時(shí)空約束條件下的領(lǐng)域知識(shí)建模方法；②規(guī)劃過(guò)程中的應(yīng)急任務(wù)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法和層次資源推理技術(shù)；③交通路線沖突識(shí)別方法和應(yīng)急資源缺項(xiàng)補(bǔ)充方法；④考慮截止時(shí)間、資源種類(lèi)、路網(wǎng)運(yùn)力及擁堵約束的任務(wù)規(guī)劃技術(shù)；⑤不確定性環(huán)境下考慮資源動(dòng)態(tài)需求和道路動(dòng)態(tài)變化任務(wù)規(guī)劃技術(shù)；⑥考慮決策偏好的應(yīng)急資源配送任務(wù)目標(biāo)制定和人在回路的任務(wù)規(guī)劃技術(shù)；⑦可針對(duì)具體災(zāi)害和救援保障需求的層次任務(wù)網(wǎng)絡(luò)智能規(guī)劃系統(tǒng)。

任務(wù)3：動(dòng)態(tài)情景下應(yīng)急資源空間調(diào)配與交通組織技術(shù)。

任務(wù)3解決的實(shí)際問(wèn)題：未充分考慮道路狀態(tài)的動(dòng)態(tài)變化，會(huì)導(dǎo)致配送方案實(shí)施受阻和資源無(wú)法及時(shí)送達(dá)，如何快速優(yōu)化并形成應(yīng)急資源配送操作層方案，如何組織交通以保障應(yīng)急資源配送操作方案執(zhí)行，是應(yīng)急資源高效配送的關(guān)鍵問(wèn)題。

研究?jī)?nèi)容細(xì)分：①軟硬時(shí)間窗約束條件下的應(yīng)急資源配送路徑生成技術(shù)；②交通網(wǎng)絡(luò)環(huán)境時(shí)空變化下的應(yīng)急資源配送路徑動(dòng)態(tài)調(diào)整方法；③應(yīng)急資源動(dòng)態(tài)需求條件下耦合配送路徑的應(yīng)急中心快速選址方法；④時(shí)空網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下多約束、多階段、多資源、多應(yīng)急點(diǎn)耦合的應(yīng)急資源調(diào)度模型；⑤應(yīng)急資源調(diào)度快速響應(yīng)的多目標(biāo)決策方法和調(diào)配方案的魯棒多目標(biāo)優(yōu)化方法；⑥配送網(wǎng)絡(luò)交通流動(dòng)態(tài)變化下的應(yīng)急交通協(xié)同組織方法。

任務(wù)4：城鎮(zhèn)應(yīng)急資源配送與交通組織協(xié)同保障技術(shù)平臺(tái)研發(fā)。

任務(wù)4解決的實(shí)際問(wèn)題：綜合考慮信息獲取、調(diào)度規(guī)劃、交通組織等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，將數(shù)據(jù)獲取、方案規(guī)劃、資源調(diào)度、交通組織有效集成，為實(shí)際應(yīng)急資源保障工作提供分析和決策平臺(tái)。

研究?jī)?nèi)容細(xì)分：①基于多源信息融合的突發(fā)事件情景構(gòu)建與態(tài)勢(shì)分析方法；②基于應(yīng)急資源和交通路網(wǎng)圖資的應(yīng)急資源任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)；③資源任務(wù)規(guī)劃技術(shù)和資源調(diào)配技術(shù)集成方法；④應(yīng)急資源配送區(qū)域路網(wǎng)交通流動(dòng)態(tài)模擬和交通協(xié)同組織方案及其優(yōu)化；⑤應(yīng)急資源異構(gòu)數(shù)據(jù)傳輸、整合、調(diào)用、存儲(chǔ)、處理和交換共享等技術(shù)，構(gòu)建集應(yīng)對(duì)流程、決策機(jī)制和運(yùn)行過(guò)程一體的城鎮(zhèn)應(yīng)急資源配送與交通協(xié)同技術(shù)平臺(tái)。

本課題的創(chuàng)新點(diǎn)：針對(duì)城市時(shí)空環(huán)境復(fù)雜多變和應(yīng)急資源需求不確定的條件，研究如何解決將有限的資源最高效地配送到動(dòng)態(tài)需求點(diǎn)的問(wèn)題，并綜合考慮信息獲取、調(diào)度規(guī)劃、交通組織等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，將智能規(guī)劃技術(shù)和優(yōu)化調(diào)度方法耦合集成，研發(fā)城鎮(zhèn)應(yīng)急資源配送和交通組織協(xié)同技術(shù)，為城市應(yīng)急資源配送及決策提供新的技術(shù)途徑。

2 技術(shù)路線和研究方法(技術(shù)方案)

課題的技術(shù)路線按照信息融合、方案規(guī)劃、優(yōu)化調(diào)度和技術(shù)集成4個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行。首先，研究應(yīng)急資源與交通路網(wǎng)空間信息的快速獲取方法，實(shí)現(xiàn)圖資融合；進(jìn)而，研究基于智能規(guī)劃的應(yīng)急資源配送方案制定方法，實(shí)現(xiàn)人在回路的智能規(guī)劃，研究考慮資源需求、交通環(huán)境和時(shí)間約束動(dòng)態(tài)變化下應(yīng)急中心選址、配送路徑調(diào)整、調(diào)配方案優(yōu)化和應(yīng)急交通協(xié)同關(guān)鍵方法，實(shí)現(xiàn)規(guī)劃與調(diào)度集成優(yōu)化；最后，構(gòu)建集城鎮(zhèn)應(yīng)急資源配送與運(yùn)輸保障決策應(yīng)對(duì)信息技術(shù)平臺(tái)，如下圖。

圖 課題技術(shù)路線