突发事件下应急救援最短路径问题的研究

曹舒淮　王潇　步庆伟

摘 要： 突发事件后的应急救援是重中之重，正确的救援路径会给救援工作带来极大的便利。本文参照Dijkstra算法，利用MATLAB进行仿真实验获得突发事件下的应急救援最短路径，以减少生命及财产的损失。.

关键词：突发事件；应急救援；最优路径；MATLAB

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

0 引言

在世界上众多遭受自然灾害影响的国家中，我国一直是受灾最严重的国家之一。近年来发生了许多灾害事件，如2008年发生的汶川大地震和冰雪冰冻灾害、2010年发生的青海玉树地震及2011年的动车事故等，这种突发性灾害和公共事件使得人员伤亡和财产损失十分巨大。根据统计资料显示，2004年全国全年自然灾害所造成的直接经济损失超过4550亿元[1]。

因为国民经济的快速发展以及城市化过程的加快，城市中的道路交通网络随着城市规模的不断扩大也变得越来越庞大且错综复杂，同时由于人口数量和人口密度的增加、现代化城市布局的扩大和经济的发展，各种突发性疾病和其它自然灾害事故所造成的伤害后果呈现出多样化、复杂化、立体化的发展趋势，这使得国家自然灾害救援系统的重要性越来越突出，而其中的关键是系统中应急救援最短路径的选择[2]。灾害救援系统的价值在于它的时效性，假如救援人员、救援物资可以在最短的时间内被运送到受灾点，则灾害救援成功的概率将会大大提升。时效性就要求系统具有较高的决策效率，关键是如何在众多的路径中选择出一条可以使救援车辆最快速地抵达受灾点的救援路径，因此选择最短的救援车辆行驶的路径是特别重要的，而其中的核心就是最短路径算法。

自20世纪开始，人工智能技术快速发展，人们主要利用Dijkstra算法、Floyd-Warshall 算法等各种智能优化算法来寻找最短路径。Dijkstra算法作为经典的解决最短路径问题的算法之一，在实际应用中有着重要的作用，现在绝大多数用于解决最短路径问题的系统都是以Dijkstra算法作为理论基础的，大约已经有20种左右的此类系统被提出来[3-5]。

1 仅考虑距离上最短的应用

假设J市突然发生自然灾害事件，S市派出人员及物资赶去救援，图1为S市到J市的交通运输示意图，v1为S市，v6为J市，v2、v3、v4、v5为途中主要城市。图中两点间数字代表得出的路径权值（仅考虑距离上的最短）。

根据权值图可以得出权值矩阵：

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]；

通过matlab仿真得到，从起点v1（S市）到v6（J市） 的最短路径依次经过点v2、v3 ， 路径总长度（权值）为47.20 。

2 总结

本文通过分析我国目前灾害事件的发生情况以及灾后的应急救援工作，提出最短路径问题，并借鉴国内和国外在最短路径方面的研究经验，在广泛研究各种最短路径选择算法的基础上， 结合MATLAB 实现过程， 选择了Dijkstra 算法作为最优路径选择的基础算法，得出了仅考虑最短路径时的救援路径。

由于时间的原因，本文所做的研究工作是很有限的，未来进一步研究工作一是考虑在选择应急救援路径时，不仅是路径上的最短，还要综合考虑其他因素如道路等级、路面质量、交通流量、车辆限制、气象条件等得到最优的路径。二是考虑应急救援运输物资的种类不同时，在最优路径的选择方面是否有不同，是否会对运输的物资造成影响。这样才能更好的进行救援，拯救人的生命和财产，使损失降到最低。

参考文献 ：

[1]王剑雄.危机管理与突发性公共事件[J].成都行政学院学报，2006，14（02）：20-21.

[2]刘茂.应急资源优化管理研究的主要问题[J].中国应急管理， 2007.

[3]乐阳，龚健雅.Dijkstra 最短路径算法的一种高效率实现[J].武汉测绘科技大学学报，1999，24（03）：219-222.

[4]吴必军，李利新，雷小平.基于城市道路数据库的最短路径搜索，西南交通大学学报，2003，38（01）：80-83.

[5]黄纬.基于平面图的改进Dijkstra 算法研究[J].江苏大学学报（自然科学版），2003，24（06）：70-72.

基金项目：2015沈阳航空航天大学生创新创业训练计划项目 项目编号：DX504308