Bảng 2 .3 Cấu trúc dữ liệu thuộc tính lớp hệ thống PCCC
Bảng 2.5 Thêm các trường cần thiết cho lớp giao thông
STT Tên trường Kiểu dữ liệu Độ rộng Mô tả
1 Oneway Text 5 Chiều lưu thông 2 Name Text 70 Tên đường 3 Minutes Double Địa chỉ 4 Meters Double Chiều dài
36
CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG DỮ LIỆU GIS PHỤC VỤ CƠNG TÁC PHỊNG CHÁY CHỮA CHÁY
3.1. QUY TRÌNH KHAI THÁC DỮ LIỆU GIS PHỤC VỤ CƠNG TÁC PHỊNG CHÁY CHỮA CHÁY
Hình 3.1. Quy trình khai thác dữ liệu GIS phục vụ cho công tác PCCC
3.2. CÁC BÀI TỐN PHÂN TÍCH MẠNG LIÊN QUAN ĐẾN PHÒNG CHÁY CHỮA CHÁY
3.2.1. Bài tốn phân tích tìm đường đi ngắn nhất đến điểm cháy
Khi một vụ hỏa hạn xảy ra, để hạn chế thấp nhất thiệt hại về con người hay tài sản thì điều cần quan tâm đến là làm sao để các trạm PCCC hoặc bệnh viện hay cảnh sát sẽ đến nhanh nhất để giảm thiểu tối đa thiệt hại? Vì vậy, với bài tốn này có thể giải quyết vấn đề này, bài toán phân tích tìm đường đi ngắn nhất đến điểm cháy, có thể tìm đường đi cho các cơ quan PCCC hay bệnh viện đến kịp thời hỗ trợ. Với chức năng
37
Hình 3.2. Sử dụng chức năng New Route để thực hiện bài tốn tìm đường đi ngắn
nhất đến điểm cháy
Hình 3.3. Quy trình thực hiện bài tốn tìm đường đi ngắn nhất đến điểm cháy
3.2.2. Bài tốn về tìm trạm phòng cháy chữa cháy hợp lý đến điểm cháy
Chức năng phân tích tìm đường đi ngắn nhất trên phần mềm ArcGIS được lập trình dựa trên cơ sở thuật toán Dijkstra. Thuật toán này giải quyết bài toán đường đi ngắn nhất nguồn đơn trong một đồ thị có hướng, khơng có cạnh mang trọng số âm (ma trận trọng số khơng âm). Thuật tốn được xây dựng dựa trên cơ sở gán cho các đỉnh (vị trí khởi hành hoặc điểm cần đến) các nhãn tạm thời. Nhãn của mỗi đỉnh cho biết cận trên của độ dài đường đi tối ưu từ một vị trí bất kỳ tới nó. Các nhãn này sẽ được biến đổi
38
theo một thủ tục lặp, mà ở mỗi bước lặp có một nhãn tạm thời trở thành nhãn cố định. Nếu nhãn của một đỉnh nào đó trở thành nhãn cố định thì nó sẽ cho ta khơng phải là cận trên mà là độ dài của đường đi tối ưu từ đỉnh bất kỳ đến nó (Dijkstra EW, 1959).
Với việc sử dụng chức năng New Closet Facility để phân tích. Ngồi việc sử dụng chức năng phân tích khơng gian này để kịp thời đáp ứng cơng tác chữa cháy khẩn cấp có thể thực hiện phân tích về số lượng và phân bố khơng gian của khu vực lấy nước chữa cháy (trụ nước chữa cháy, hệ thống thủy văn hay các khu vực bố trí hồ chứa nước).
Hình 3.4. Sử dụng chức năng New Closest Facility để mơ phỏng bài tốn tìm trạm
PCCC hợp lý
39
3.2.3. Bài tốn phân tích tìm vùng phục vụ điểm cháy
Bài tốn tìm vùng dịch vụ có khả năng áp dụng với mục đích xác định khu vực nên bố trí trạm PCCC. Nguyên lý cơ bản của bài tốn là tính tốn lựa chọn vị trí của đối tượng trên cơ sở những tiêu chuẩn mà đối tượng đó cần đáp ứng, phân tích dựa thơng tin thuộc tính và thơng tin khơng gian lấy từ cơ sở dữ liệu đã được xây dựngÁp dụng công cụ phân tích mạng tạo các vùng phục vụ (service area) của từng đơn vị PCCC theo các kịch bản về thời gian và vận tốc di chuyển. Tạo vùng phục vụ nhằm xác định khả năng đáp ứng cho việc chữa cháy trong điều kiện bị giới hạn về thời gian và vận tốc di chuyển. Từ những vùng phục vụ và vị trí các điểm cháy, ta có thể gợi ý vị trí đặt trạm tạm.
Hình 3.6. Sử dụng chức năng New Sercice Area để mơ phỏng bài tốn vùng phục vụ
40
3.3. ỨNG DỤNG MÔ PHỎNG CƠNG TÁC PHỊNG CHÁY CHỮA CHÁY Ở KHU VỰC NGHIÊN CỨU
3.3.1. Mơ phỏng về tìm đường ngắn nhất đến các điểm cháy
Áp dụng cơng cụ phân tích mạng New Route để mơ phỏng về tìm đường đi ngắn
nhất đến điểm cháy.
Với trường hợp một vụ cháy xảy ra ở Siêu thị Coop Mark nằm ở 478 Điện Biên Phủ, Thanh Khê, Q. Thanh Khê, Đà Nẵng, được người dân thông tin đến trạm PCCC số 2 nằm 460/2 Trần Cao Vân, Phường Xuân Hà, Quận Thanh Khê, Thành phố Đà Nẵng. Bài toán này sẽ giải quyết vấn đề tìm được đường đi ngắn nhất từ trạm PCCC số 2 để đến Siêu thị nhằm giảm thiểu thiệt hại về người và tài sản.
Hình 3.8. Cửa sổ dữ liệu cần thiết để thực hiện phân tích mạng
Tạo lớp mới New Route nằm trên thanh cơng cụ Network Analyst. Sau đó đưa các dữ liệu như trạm PCCC vào mục Stops và tượng tự cũng cho lớp dữ liệu cháy vào mục này.
41
Sau đó mở của sổ Layer Properties và chọn Analyst Settings để thiết lập các
thông số hiển thị như: đơn vị, thời gian…..
Hình 3.10. Cửa sổ thiết lập các điều kiện cần
Sau khi đã thiết lập được, nhấp chọn Solve trên thanh công cụ Network Analyst để bắt đầu phân tích.
Hình 3.11. Kết quả thực hiện tìm đường đi từ Trạm PCCC số 2
42
Hình 3.12. Kết quả cụ thể được mơ tả ở cửa sổ Derection
Với kết quả phân tích, thì sẽ tìm được đường đi ngắn nhất cho trạm PCCC đến điểm cháy với thời gian là 2 phút và đoạn đường là 1682 m.
Tương tự như vậy, bài toán sẽ áp dụng cho các cơ quan hỗ trợ cho vụ hỏa hoạn như là bệnh viện, cảnh sát.....
Tương tự bài tốn áp dụng với tìm Bệnh viện gần nhất đến điểm cháy, ở đây tìm đường đi ngắn nhất cho Bệnh viện Thanh Khê đến hỗ trợ.
43
Hình 3.13. Thêm lớp bệnh viện và điểm cháy vào mục Stops
Sau khi thực hiện phân tích mạng kết quả thu được:
Hình 3.14. Kết quả thực hiện bài tốn tìm đường đi ngắn nhất từ BV Thanh Khê đến
điểm cháy
Từ bệnh viện Thanh Khê đến siêu thị Coop Mark sẽ mất 1 phút với đoạn đường dài 552,2 m, với lộ trình được mơ tả kèm theo trong Directions Window.
44
Hình 3.15. Kết quả mô tả chi tiết đường đi trong mục Derection
Trường hợp, trạm PCCC được người dân thông tin là trên đoạn đường Hà Huy Tập có một vật cản khơng thể chuyển dời hay vượt qua.
Hình 3.16. Thêm vật xuất hiện trên đường đi
Thêm vật cản ở mục Polygon Barriers (Restriction), Sau đó tiếp tục phân tích
45
Hình 3.17. Kết quả mơ phỏng
Lúc này kết quả đã khác, đường đi đã thay đổi để tránh được vật cản và đến điểm cháy nhanh nhất. Với đoạn đường dài 1849,8 m với thời gian 2 phút.
Hình 3.18. Mơ tả cụ thể đường đi trong của sổ Derections
Trường hợp nếu thời điểm xảy ra vụ cháy là khoảng thời gian mà trên các tuyến đường là giờ cao điểm, lượng người tham gia giao thông rất đông, sẽ phần nào ảnh hưởng đến công tác cứu hộ của các cơ quan PCCC cũng như Bệnh viện. Bài toán này cũng có thể giải quyết vấn đề này.
Trường hợp nếu thời điểm xảy ra vụ cháy là khoảng thời gian mà trên các tuyến đường này là giờ cao điểm, lượng người tham gia giao thông rất đông, sẽ phần nào ảnh
46
hưởng đến công tác cứu hộ của các cơ quan PCCC cũng như Bệnh viện. Bài tốn này cũng có thể giải quyết vấn đề này.
Hình 3.19. Các đoạn đường vào giờ cao điểm
Thêm lớp giờ cao điểm vào mục Line Barriers (Add Cost), và tiến hành phân tích mạng tương tự như trên.
Hình 3.20. Thiết lập thơng số cho lớp giờ cao điểm
Giả định vào giờ cao điểm, thời gian để đi qua các tuyến đường này sẽ gấp 5 lần so với bình thường
47
Hình 3.21. Kết quả thực hiện được cho bài toán từ Trạm PCCC đến điểm cháy vào
giờ cao điểm
Kết quả thực hiện được, lúc này từ Trạm PCCC đến siêu thị Coop Mark cũng quảng đường như lúc với điều kiện bình thường với 1682m nhưng thời gian đã tăng lên là 10 phút.
Tương tự với đường đi từ Bệnh Viện Thanh khê đến điểm cháy siêu thị Coop Mark. Cũng với những thiết lập về thời gian giờ cao điểm tương tự như ở Trạm PCCC.
Hình 3.22. Kết quả thực hiện được cho bài toán từ bệnh viện đến điểm cháy vào giờ
cao điểm
Kết quả thực hiện được cũng cho thấy với quảng đường như nhau 552,2 m nhưng thời gian đã tăng lên là 6 phút.
48
3.3.2. Mơ phỏng về tìm trạm phịng cháy chữa cháy hợp lý
Bài toán này áp dụng chức năng New Closet Facility của phân tích mạng để tìm ra trạm PCCC hợp ly, hỗ trợ kịp thời cho sự cố xảy ra trên địa bàn thành Phố.
Gỉa sử có 1 vụ hỏa hoạn xảy xa ở Chợ Hàn, vậy trong 5 trạm PCCC, trạm nào sẽ hỗ trợ kịp thời, hợp lý nhất, đúng với yêu cầu đặt ra, nhằm giảm thiểu thiệt hại. Bài toán này sẽ giúp giải quyết những vấn đề trên.
Khởi động chức năng New Closest Facility trong Network Analyst.
Hình 3.23. Sử dụng chức năng New Closest Facility trong Network Analyst.
Thêm lớp các Trạm cứu hỏa vào mục Facilities, tiếp đến thêm điểm cháy vào mục
49
Hình 3.24. Thêm các lớp trạm cứu hỏa và điểm cháy
Sau đó vào mục Analysis Setting ở cửa sổ Layer Properties để thiết lập các thơng số cần thiết.
Hình 3.25. Thiết lập các thông số cần thiết trong mục Analysis Setting
Các tham số được thiết lập ở mục:
• Default Cutoff Value: điền giá trị là 5, có nghĩa là thời gian tối đa để xe cứu
50
• Facilities to Find: với giá trị là 2, số trạm cứu hỏa cần hỗ trợ cho vụ cháy.
• Travel From: chọn Facility to Incident có nghĩa là sẽ tìm đường đi từ trạm cứu
hỏa đến điểm cháy.
• Restrictions: chọn Oneway có nghĩa là chấp nhận các quy tắc của đường 1
chiều.
• Distance Units: thiết lập đơn vị tính quảng đường (Meters)
Sau khi đã thiết lập ở bảng Layer Properties ta nhấn OK và kick chọn Directions
trên thanh công cụ Network Analyst để bắt đầu phân tích và kết quả sẽ hiển thị ở
bảng Directions (Closest Facilitis)
Hình 3.26. Kết quả mơ phỏng bài tốn tìm trạm PCCC hợp lý
Kết quả thực hiện được, với yêu cầu từ trạm PCCC đến điểm cháy với khoảng thời gian là 5 phút thì chỉ có Trạm PCCC số 2 đáp ứng được với quảng đường đến điểm xảy ra vụ cháy là 3386,6 m và thời gian là 4 phút.
51
Hình 3.27. Mô phỏng đường đi chi tiết đến điểm cháy
Giả sử tăng thời gian lền là 8 phút, thì sẽ tìm được 2 trạm hỗ trợ như yêu cầu đặt ra.
52
Kết quả đã tìm được 2 trạm đã đáp ứng được yêu cầu đặt ra đó là trạm PCCC số 1 và trạm PCCC số 2 với bản mô ta chi tiết đường đi đến điểm xảy ra hỏa hoạn.
Hình 3.29. Kết quả được mơ tả chi tiết
Trường hợp, thời gian xảy ra hỏa hoạn có một số đoạn đường nằm vòa giờ cao điểm, lượng xe lưu thông trên đường rất đông, ảnh hưởng đến công tác hỗ trợ. Áp dụng bài tốn này cũng sẽ tìm ra được trạm PCCC hợp lý vào giờ cao điểm.
53
Hình 3.31. Thiết lập thời gian đi qua các đoạn đường vào thời gian cao điểm, tăng lên
gấp 5 lần so với bình thường
Kết quả đã thay đổi, nếu trong điều kiện bình thường với yêu cầu cần 2 cơ quan PCCC hỗ trợ với thời gian đến điểm cháy nhỏ hơn 8 phút thì trạm PCCC số 1 và trạm PCCC số 2 sẽ là hợp lý nhất, nhưng trong thời gian giờ cao điểm xảy ra thì sự lựa chọn đã khác, kết quả trạm PCCC số 1 và trạm PCCC số 3 đáp ứng được yêu cầu với:
- Từ trạm PCCC số 1 đến Chợ Hàn quảng đường là 4782,3m, thời gia là 6 phút - Từ trạm PCCC số 3 đến Chợ Hàn quảng đường là 5689,3m, thời gia là 7 phút
54
Tương tự với trường hợp nhiều vụ cháy xảy ra, bài toán cũng đưa ra được những giải pháp tìm kiếm trạm PCCC hỗ trợ hợp lý nhất, với những chi tiết hướng dẫn cụ thể về đường đi nhanh nhất có thể.
55
3.3.3. Mơ phỏng về vùng phục vụ của các trạm phòng cháy chữa cháy
Bài tốn mơ phịng về vùng phục vụ của các trạm PCCC áp dụng cơng cụ phân tích mạng tạo các vùng phục vụ (service area) của từng đơn vị PCCC theo các kịch bản về thời gian. Với nghiên cứu này, thời gian di chuyển với 3 mốc là 3 phút, 5 phút, 7 phút.
Hình 3.34. Thêm các lớp dữ liệu để thực hiện bài toán
Thêm lớp trạm PCCC vào mục Facilities, để thêm dữ liệu vào phân tích mạng. Sau đó tích vào Solve để tiến hành thực hiện mơ phỏng.
Hình 3.35. Kết quả phân tích được, các vùng đáp ứng được tạo thành
56
kiện bị giới hạn về thời gian. Từ những vùng phục vụ và vị trí các điểm cháy, ta có thể gợi ý vị trí đặt trạm tạm, hay phân bố lại vị trí các trạm PCCC sao cho hợp lý hơn, nhằm hỗ trợ tối đa khi có sự cố xảy ra.
3.4. ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ PHÂN TÍCH MẠNG PHỤC VỤ PHÒNG CHÁY CHỮA CHÁY CHỮA CHÁY
Nghiên cứu này đưa ra các giải pháp nhanh nhằm phục vụ công tác chữa cháy khẩn cấp khu vực đô thị cho lực lượng Cảnh sát PCCC, như xác định các tuyến đường tối ưu từ vị trí đơn vị Cảnh sát PCCC tới vị trí có sự cố cháy nổ. Với việc sử dụng chức năng truy vấn (query), vị trí xảy ra cháy nổ và việc xác định các tuyến đường tối ưu được mơ hình hóa dựa trên khoảng cách, thời gian và sự chậm trễ trong thời gian di chuyển.
Qua các bài tốn mơ phỏng, GIS thực sự là công cụ hữu hiệu phục vụ cho cơng tác PCCC: GIS có khả năng truy vấn, phân tích khơng gian mạnh mẽ. Hệ thống có thể tự động tìm kiếm các Đội cứu hỏa gần nhất, xe cứu hỏa, thông tin các bệnh viện gần nhất với đám cháy. Công nghệ này hỗ trợ nhiều mơ hình trực quan phân tích và hiển thị các nhiệm vụ phục vụ cháy, đồng thời cho phép tiếp cận với những dữ liệu (DL) quan trọng, các hình ảnh, bản vẽ hay bảng DL. GIS phân tích tính tốn kết hợp với những khoảng thời gian khác nhau, xác định các điểm nóng theo thời gian, theo ngày trong tuần và các thời gian dễ gây ra sự cố khi di chuyển. Nó cũng tính đến các trường hợp rủi ro và các vấn đề cần giải quyết xung quanh sự cố, nắm bắt được tình hình các vụ cháy, dự báo các trường hợp xảy ra, xác định các vấn đề cơ sở của sự cố, cung cấp thông tin các đội cảnh sát PCCC.
Trong quá trình chữa cháy, người chỉ huy có thể sử dụng kết hợp GIS và ảnh viễn thám để trực tiếp tìm hiểu mơi trường xung quanh các điểm cháy, đánh giá tác động của lửa, phân tích khả năng bắt cháy của đám cháy, tính tốn vùng đệm, và lập kế hoạch sơ tán khẩn cấp. Nó cũng có khả năng hỗ trợ quy hoạch vị trí các trạm chữa cháy.
Ngoài ra, với sự xuất hiện của WebGIS và Google Earth, đặc biệt với khả năng ứng dụng vơ cùng rộng rãi của WebGIS, thì đây là cơng cụ hữu hiệu để chia sẽ thơng tin nhanh chóng phục vụ cơng tác phịng cháy chữa cháy hiệu quả hơn giữa các đơn vị với