畢業(yè)論文-基于聚類分析的消防站建設(shè)研究

1、PAGE PAGE II 畢業(yè)論文（設(shè)計）題目 基于聚類分析的消防站建設(shè)研究 學(xué) 號 姓 名 系 隊 專 業(yè) 二一年五月本科畢業(yè)論文(設(shè)計) PAGE IV摘 要城市消防站擔(dān)負(fù)著撲救火災(zāi)和搶險救援的重要任務(wù)，是城市消防基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分。消防站建設(shè)是保障城鄉(xiāng)安全運(yùn)行、提升城鄉(xiāng)防災(zāi)抗災(zāi)能力的重要前提和基礎(chǔ)。目前城鄉(xiāng)消防站建設(shè)是以2006年新修訂的城市消防站建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)作為依據(jù)的。但我國地區(qū)差異大，用同一城市標(biāo)準(zhǔn)去執(zhí)行消防站建設(shè)，不適合我國國情。本文闡述了我國消防站建設(shè)現(xiàn)狀及存在的問題；分析了聚類分析在消防站建設(shè)中的可行性；采集了我國30個省會城市的火災(zāi)風(fēng)險性影響數(shù)據(jù)，利用這些數(shù)據(jù)建立了省會城市消

2、防站建設(shè)的數(shù)學(xué)模型，利用SPSS軟件將30個省會城市客觀地分為三類，針對每一類城市特點(diǎn)，分別提出消防站建設(shè)的原則以及城市消防站建設(shè)方法。A類城市，高配型，最大程度滿足城市滅火救援需要；B類城市，標(biāo)準(zhǔn)型，按照城市消防站建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定建設(shè)消防站；C類城市，經(jīng)濟(jì)節(jié)約型，根據(jù)當(dāng)?shù)貙嶋H情況建設(shè)消防站，不完全按“標(biāo)準(zhǔn)”規(guī)定執(zhí)行。本文提出的聚類分析方法不僅適用于省會城市，也適用于其它城市的消防站建設(shè)。為我國城市消防站的建設(shè)提出新的思路，在最優(yōu)資源配置的前提下，對科學(xué)、合理、經(jīng)濟(jì)的建設(shè)消防站具有普遍指導(dǎo)意義。關(guān)鍵詞： 消防；消防站；消防規(guī)劃；聚類分析；數(shù)學(xué)模型AbstractCity Fire Station

3、charged with the important task of fighting the fire and the emergency rescue. Its an important part of the urban fire infrastructure. The fire station construction is premise and foundation of guarding the city and countryside safe operation and promoting the ability of resisting natural calamities

4、. Now urban and rural fire station building is based on the revision of City Fire Station Construction Standards in 2006. However, the economy has a big gap in eastern and western regions of China, which directly affects local governments investment on the fire station construction. So it is hard to

5、 implement with the same standard to enforce city fire station construction and is not suitable for Chinas national conditions. The thesis analyzed the clustering feasible on the fire station construction according to the status and problems of Chinese fire station. The paper collected the fire risk

6、 impact data of 30 capital cities in China, using these data to establish the mathematical model of clustering analysis on the city, according to cluster analysis, and dividing the 30 provincial capitals into three categories, then made the station construction methods which adapt to the capital cit

7、y for each class of the city. The approach mentioned in the thesis applies to not only the station construction of capital cities, also can be used in the specific circumstances of all cities and have clustering analysis of all cities then construct the fire station correspondingly. Moreover, this m

8、ethod also applies to the same city in different administrative areas. The method of construction makes out a new way for our city fire station construction, in the premise of the best use of resources, which has scientific and economic significance for fire station construction.Keywords： Fire; Fire

9、 station; Fire protection plan; Clustering; Mathematical model目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc262139608 中文摘要 PAGEREF _Toc262139608 h I HYPERLINK l _Toc262139609 英文摘要 PAGEREF _Toc262139609 h II HYPERLINK l _Toc262139610 目 錄 PAGEREF _Toc262139610 h III HYPERLINK l _Toc262139611 1 緒論 PAGEREF _Toc26

10、2139611 h 1 HYPERLINK l _Toc262139612 1.1選題背景 PAGEREF _Toc262139612 h 1 HYPERLINK l _Toc262139613 1.2國內(nèi)外研究動態(tài) PAGEREF _Toc262139613 h 1 HYPERLINK l _Toc262139614 1.3研究的目的和意義 PAGEREF _Toc262139614 h 2 HYPERLINK l _Toc262139615 2 我國消防站建設(shè)現(xiàn)狀及存在的問題 PAGEREF _Toc262139615 h 3 HYPERLINK l _Toc262139616 2.1 消

11、防站建設(shè)概況 PAGEREF _Toc262139616 h 3 HYPERLINK l _Toc262139617 2.2 消防站建設(shè)存在的問題 PAGEREF _Toc262139617 h 3 HYPERLINK l _Toc262139618 2.2.1消防站規(guī)劃與城市需要不合拍 PAGEREF _Toc262139618 h 4 HYPERLINK l _Toc262139619 2.2.2消防力量配置不均衡 PAGEREF _Toc262139619 h 4 HYPERLINK l _Toc262139620 2.2.3城市消防站投入不合理造成資源浪費(fèi) PAGEREF _Toc26

12、2139620 h 5 HYPERLINK l _Toc262139621 3 聚類分析方法在消防站建設(shè)研究的可行性 PAGEREF _Toc262139621 h 6 HYPERLINK l _Toc262139622 3.1 聚類分析方法 PAGEREF _Toc262139622 h 6 HYPERLINK l _Toc262139623 3.1.1 聚類分析方法的概念 PAGEREF _Toc262139623 h 6 HYPERLINK l _Toc262139624 3.1.2 系統(tǒng)聚類分析方法原理 PAGEREF _Toc262139624 h 6 HYPERLINK l _To

13、c262139625 3.2 聚類分析在消防站建設(shè)研究中的可行性 PAGEREF _Toc262139625 h 7 HYPERLINK l _Toc262139626 4 消防站建設(shè)的數(shù)學(xué)模型 PAGEREF _Toc262139626 h 8 HYPERLINK l _Toc262139627 4.1影響消防站建設(shè)變量選擇及數(shù)據(jù)的收集 PAGEREF _Toc262139627 h 8 HYPERLINK l _Toc262139628 4.1.1 變量的選擇 PAGEREF _Toc262139628 h 8 HYPERLINK l _Toc262139629 4.1.2 數(shù)據(jù)的收集 P

14、AGEREF _Toc262139629 h 8 HYPERLINK l _Toc262139630 4.2數(shù)據(jù)的聚類分析 PAGEREF _Toc262139630 h 10 HYPERLINK l _Toc262139631 4.2.1 類間距離的度量計算 PAGEREF _Toc262139631 h 10 HYPERLINK l _Toc262139632 4.2.2 數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化 PAGEREF _Toc262139632 h 11 HYPERLINK l _Toc262139633 4.2.3 SPSS軟件介紹 PAGEREF _Toc262139633 h 11 HYPERLIN

15、K l _Toc262139633 4.2.4 運(yùn)用SPSS軟件進(jìn)行聚類分析 PAGEREF _Toc262139633 h 12 HYPERLINK l _Toc262139634 4.3 聚類分析結(jié)果 PAGEREF _Toc262139634 h 14 HYPERLINK l _Toc262139635 5 基于聚類分析的消防站建設(shè) PAGEREF _Toc262139635 h 17 HYPERLINK l _Toc262139636 5.1 A類城市消防站建設(shè) PAGEREF _Toc262139636 h 18 HYPERLINK l _Toc262139637 5.2 B類城市消

16、防站建設(shè) PAGEREF _Toc262139637 h 19 HYPERLINK l _Toc262139638 5.3 C類城市消防站建設(shè) PAGEREF _Toc262139638 h 19 HYPERLINK l _Toc262139639 6 結(jié)論 PAGEREF _Toc262139639 h 21 HYPERLINK l _Toc262139640 6.1 總結(jié) PAGEREF _Toc262139640 h 21 HYPERLINK l _Toc262139641 6.2 下一步研究 PAGEREF _Toc262139641 h 21 HYPERLINK l _Toc2621

17、39642 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc262139642 h 22 HYPERLINK l _Toc262139643 致謝 PAGEREF _Toc262139643 h 23第22頁 共 22 頁1 緒論1.1選題背景城市安全已逐漸成為一個城市現(xiàn)代化水平、文明程度、社會保障能力的重要標(biāo)志之一。消防站建設(shè)是保障城鄉(xiāng)安全運(yùn)行、提升城鄉(xiāng)防災(zāi)抗災(zāi)能力的重要前提和基礎(chǔ)。目前城鄉(xiāng)消防站建設(shè)是以2006年新修訂的城市消防站建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)1作為依據(jù)的，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了具體的消防站規(guī)劃、建筑、裝備配備標(biāo)準(zhǔn)等。但我國東西部地區(qū)城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)的差異很大，直接影響各地政府在消防站建設(shè)上的投資力度，所以用同一城市標(biāo)準(zhǔn)去執(zhí)行

18、消防站建設(shè)，可操作性大打折扣，不好落實，不適合我國國情。同時，在大中小城市中,都存在著相當(dāng)數(shù)量的企業(yè)專職消防隊和特殊行業(yè)的消防隊，規(guī)?？捎^，是一筆可利用的巨大社會消防資源。尤其是遠(yuǎn)離城市的企業(yè)專職消防隊,對當(dāng)?shù)剞r(nóng)村鄉(xiāng)鎮(zhèn)消防布局也有影響。但城市消防規(guī)劃中沒有充分利用社會消防資源，使之發(fā)揮作用，對社會消防資源造成了極大浪費(fèi)。1.2國內(nèi)外研究動態(tài)消防站建設(shè)在世界范圍內(nèi)已經(jīng)成為城市規(guī)劃中一項重要的指標(biāo)，而且在規(guī)劃過程中，已經(jīng)成為保護(hù)城市安全的重要論證項目。我國于1998年出臺了城市消防站建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，對全國消防站建設(shè)起到了指導(dǎo)作用。新世紀(jì)，隨著經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，建設(shè)部和公安部經(jīng)過論證和廣泛征求意見，在2006

19、年5月1日頒布實施了修訂的城市消防站建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，以適應(yīng)現(xiàn)代化城市布局及城市安全保障需要。郭海濤10通過城市消防站的布局配置的研究，對如何科學(xué)的使用有限的資金投入,解決急需問題,防止重復(fù)配置資金浪費(fèi)提出了可行性建議。陳鴻15從一個中等城市出發(fā)在力求滿足消防站布局的安全性和經(jīng)濟(jì)性之間平衡的前提下，提出能夠有效地評價消防站空間布局的評估指標(biāo)。雷志鑫,肖興軍17通過新舊城市消防站建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)在消防站布局方面有關(guān)條文的對比, 結(jié)合廈門市消防規(guī)劃(2004- 2020)修編過程中關(guān)于消防站布局規(guī)劃的制定和思考, 對應(yīng)用火災(zāi)風(fēng)險綜合評估進(jìn)行消防站規(guī)劃布局提出意見和看法。在歐美城市，也有和城市規(guī)模相對應(yīng)的消防站建設(shè)

20、標(biāo)準(zhǔn)。如 美國俄勒岡州的Oregon Structural Specialty Code3就對城市消防站的選址、規(guī)模大小、站內(nèi)設(shè)施、裝備配備標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)該城市特點(diǎn)做了詳細(xì)的規(guī)定。聚類分析的理論和應(yīng)用研究在金融、市場營銷、醫(yī)療、質(zhì)量監(jiān)督、軍隊作戰(zhàn)指導(dǎo)等各個領(lǐng)域都得到了廣泛運(yùn)用，并取得了可喜的理論成果。聚類分析已經(jīng)廣泛應(yīng)用于消防的各個領(lǐng)域，如城市消防站布局優(yōu)化、火災(zāi)數(shù)據(jù)統(tǒng)計、火災(zāi)早期探測等，并取得了很好的效果。在一定程度上指導(dǎo)了消防部隊的建設(shè)。襲嘯7采用圖論聚類法提出單個消防站的選址、建設(shè)；應(yīng)用模糊聚類法，提出了消防站選址多目標(biāo)模糊優(yōu)選模型；且作者根據(jù)城市人口規(guī)模對城市消防力量進(jìn)行了預(yù)測。陳子錦、方兆

21、本、王福亮8等人采用聚類分析方法對我國大陸31 個省、市、自治區(qū)火災(zāi)統(tǒng)計數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理, 對各地區(qū)的火災(zāi)損失進(jìn)行了評價, 并且用聚類和相關(guān)分析的方法討論了經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、消防投入與地區(qū)火災(zāi)損失之間的關(guān)系。龔雪9針對基于閾值的傳統(tǒng)火災(zāi)探測算法在外界干擾下易頻繁誤報或漏報, 以及響應(yīng)時間過長等缺點(diǎn), 提出了采用模糊聚類分析的方法, 對火災(zāi)早期的過程特征參數(shù)進(jìn)行模糊聚類劃分。該方法不但可以準(zhǔn)確、可靠地進(jìn)行火災(zāi)探測,還提前了火災(zāi)報警時間。1.3研究的目的和意義本論文采集了我國30個省會城市的火災(zāi)風(fēng)險性影響數(shù)據(jù)，利用這些數(shù)據(jù)對省會城市進(jìn)行聚類分析，根據(jù)聚類分析結(jié)果，提出適應(yīng)當(dāng)前省會城市的消防站建設(shè)的方法

22、。該方法為我國城市消防站的建設(shè)提出新的思路，在最優(yōu)資源配置的前提下，科學(xué)合理、經(jīng)濟(jì)的建設(shè)消防站具有普遍指導(dǎo)意義。2 我國消防站建設(shè)現(xiàn)狀及存在的問題2.1 消防站建設(shè)概況改革開放以來，我國消防設(shè)施建設(shè)取得了長足發(fā)展，尤其是公共消防基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)滯后的局面逐步得到扭轉(zhuǎn)，并初步實現(xiàn)了與城鎮(zhèn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的同步協(xié)調(diào)發(fā)展。全國地級以上城市消防站數(shù)量從1978年的589個增加到2008年的3662個，增加了近5倍，06年到08年3年來全國公安消防站數(shù)量每年以近10%的速度增長，如表2.1。表2.1 20062008年公安消防站建設(shè)情況隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會各界對消防的不斷重視，近幾年來各城市加大了特勤消防站

23、的建設(shè)投入，在城市滅火救援中發(fā)揮了重大作用。2006年公安部部署開展了為期三年的“三基”工程建設(shè)，同年又對原城市消防站建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)做了進(jìn)一步的修改完善，全國消防站不僅在數(shù)量上有了大幅度增長，質(zhì)量上也有了很大提高。 2.2 消防站建設(shè)存在的問題城市消防站的建設(shè)合理與否，直接關(guān)系到消防隊撲救火災(zāi)與處置特種災(zāi)害事故的能力。但是怎樣把握消防站建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)這個“度”：標(biāo)準(zhǔn)過高，超出城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的承受能力，就會留下欠賬；標(biāo)準(zhǔn)太低，用不了幾年就無法適應(yīng)搶險救災(zāi)的需要。2006年修訂的城市消防站建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，我國城市消防站劃分為普通消防站和特勤消防站兩大類，其中普通消防站又分為一級普通消防站和二級普通消防站1。一刀切

24、的消防站建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，在實際的操作中存在很大問題。2.2.1消防站規(guī)劃與城市需要不合拍一、消防站規(guī)劃布局與城市發(fā)展不協(xié)調(diào)由于全國各地消防專業(yè)規(guī)劃編制和實施工作起步較晚，導(dǎo)致城市消防站的規(guī)劃布局與城市總體規(guī)劃，尤其是消防專業(yè)規(guī)劃的要求存在差距。有的地方雖然制定了短、中期消防專業(yè)發(fā)展規(guī)劃，但由于多種原因，在消防站規(guī)劃布局方面出現(xiàn)了諸多不協(xié)調(diào)的現(xiàn)象：有的過分考慮城市經(jīng)濟(jì)建設(shè)需要，在招商引資過程中將原有消防站規(guī)劃用地改作它用，有的在消防站規(guī)劃選址時，沒能充分考慮消防站責(zé)任區(qū)保護(hù)的基本原則以及周圍單位、道路等情況，導(dǎo)致城市擴(kuò)容后消防站布局很不合理。二、消防站用地不足，消防業(yè)務(wù)、訓(xùn)練不能順利開展根據(jù)2006年

25、5月1日修訂后實施的標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)型普通消防站建設(shè)用地應(yīng)為2000至4800平方米，特勤消防站應(yīng)為4900至6300平方米。但全國各地大部分消防站的現(xiàn)有用地根本無法滿足滅火救援工作、訓(xùn)練、學(xué)習(xí)和生活等方面的需求。消防站用地需要主要體現(xiàn)在以下幾個方面： HYPERLINK /list/fireqczb.shtml t _blank 消防裝備和訓(xùn)練設(shè)施日益更新，如舉高 HYPERLINK /zt/fireengine/index.shtml t _blank 消防車、模擬訓(xùn)練設(shè)施等都需占用大量的訓(xùn)練場地；根據(jù)公安消防部隊正規(guī)化建設(shè)的要求，消防站的營房設(shè)施及設(shè)備配置標(biāo)準(zhǔn)更加具體和完善，對用地規(guī)模和配套設(shè)

26、施建設(shè)提出了更新的要求；消防部隊除承擔(dān)防火、滅火工作外，還擔(dān)負(fù)著社會上的搶險救災(zāi)，特別是特勤消防站還要參加地震災(zāi)害搶險救援和反恐等應(yīng)急處置任務(wù)，消防部隊職能不斷拓寬，各種應(yīng)急演練、特種訓(xùn)練項目對操作場地的要求越來越高。2.2.2消防力量配置不均衡普通消防站是城市撲救火災(zāi)和處置災(zāi)害事故的主體，應(yīng)該按“標(biāo)準(zhǔn)”設(shè)置。這對新建城區(qū)沒有多大問題，只要在制訂城市規(guī)劃中不遺漏即可。對于老城區(qū)，普遍存在磚木結(jié)構(gòu)建筑多、電線老化短路現(xiàn)象多、供氣管道容易出現(xiàn)泄漏、消防通道狹窄等問題。同時，老城區(qū)不管是在居住區(qū)還是工業(yè)區(qū)，其消防設(shè)施較為落后。以上情況導(dǎo)致城市火災(zāi)風(fēng)險比新的市、區(qū)大的多，因此消防站任務(wù)更加艱巨，消防力

27、量配備應(yīng)當(dāng)比新建城區(qū)多。2.2.3城市消防站投入不合理造成資源浪費(fèi)我國東西部城市發(fā)展差異大，火災(zāi)風(fēng)險不同，直接影響各地政府在消防上的投資力度。如北京、上海這樣的特大型城市，建筑密度高，人口集中，社會財富集中，消防任務(wù)艱巨，且政府對消防重視程度高，因此能夠按“標(biāo)準(zhǔn)”甚至超“標(biāo)準(zhǔn)”建設(shè)消防站。對于中西部的一些城市，按現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)消防站則存在著執(zhí)行困難的實際問題：（一）這些城市火災(zāi)風(fēng)險相對低。經(jīng)過調(diào)查得知，某些城市的消防站建站以來，年火警次數(shù)不超30次；（二）城市經(jīng)濟(jì)相對不發(fā)達(dá)，如果按照現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)城市消防站經(jīng)濟(jì)壓力大，且性價比不高。配備的大量滅火救援器材成了器材室里的擺設(shè)，沒有得到利用，反而要投入

28、保養(yǎng)費(fèi)用。3 聚類分析方法在消防站建設(shè)研究的可行性3.1 聚類分析方法3.1.1 聚類分析方法的概念聚類分析是統(tǒng)計學(xué)分析中研究“物以類聚”問題的多元統(tǒng)計分析方法。它能夠?qū)⒁慌鷺颖净蛘咦兞繑?shù)據(jù)根據(jù)其諸多特征，按照在性質(zhì)上的親疏程度在沒有先驗知識（沒有事先制定分類標(biāo)準(zhǔn)）的情況下進(jìn)行自動分類，產(chǎn)生多個分類結(jié)果。類內(nèi)部的個體在特征上具有相似性，不同類間個體特征的差異性較大。按照其聚類的方法可分為系統(tǒng)聚類法、有序樣品聚類法、模糊聚類法等。在聚類分析時，根據(jù)其聚類的對象不同又可以分為Q型聚類（對樣品的聚類）和R型聚類（對變量的聚類）。Q型聚類是對樣本進(jìn)行聚類，它使具有相似特征的樣本聚集在一起，使差異性大的

29、樣本分離開來。R型聚類是對變量進(jìn)行聚類，它使具有相似性的變量聚集在一起，差異性大的變量分離開來，可在相似變量中選擇少數(shù)具有代表性的變量參與其他分析，實現(xiàn)減少變量個數(shù)。3.1.2 系統(tǒng)聚類分析方法原理系統(tǒng)聚類法12，又稱分層聚類法，該方法的思想是開始每個對象自成一類，然后每次將最相似的兩類合并，合并后重新計算新類與其他類的距離或相近性測度。直到所有的對象合為一類。系統(tǒng)聚類分析的具體步驟是:1.聚類開始時,樣本中的各個樣品(或變量)自成一類；2.規(guī)定樣品之間的距離（類間距離）；3.通過計算樣品(或變量)間的距離,把其中最相似的兩個樣品(或變量)合并為一類,合并后,類的數(shù)目就減少一個；4.重新計算類

30、與類之間的距離,再選擇其中最相似的兩類進(jìn)行合并,這種計算、合并的過程反復(fù)進(jìn)行,直至所有的樣品(或變量)歸為一類。3.2 聚類分析在消防站建設(shè)研究中的可行性我國現(xiàn)有地級以上城市287個，地理位置、經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度、城市規(guī)模、人口分布、城市建設(shè)等方面各不相同，用統(tǒng)一的消防站建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)來建設(shè)消防站，導(dǎo)致消防站建設(shè)能和當(dāng)?shù)鼗馂?zāi)風(fēng)險性不相適應(yīng)。消防站應(yīng)該根據(jù)城市火災(zāi)風(fēng)險進(jìn)行針對性建設(shè)。影響城市火災(zāi)風(fēng)險的因素繁多，包括城市人口規(guī)模、經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r、城市建筑特點(diǎn)、全市火災(zāi)四項指標(biāo)、重特大火災(zāi)四項指標(biāo)等。僅僅根據(jù)一個或某幾個因素進(jìn)行消防站建設(shè)并不科學(xué)。在我國消防站建設(shè)進(jìn)程中，沒有根據(jù)火災(zāi)風(fēng)險對城市分類，指導(dǎo)消防站建設(shè)

31、。本文采集了我國30個省會城市的火災(zāi)風(fēng)險性影響數(shù)據(jù)，利用這些數(shù)據(jù)對城市進(jìn)行聚類分析，根據(jù)聚類分析結(jié)果，提出針對每一類城市進(jìn)行消防力量的配置，優(yōu)化消防站建設(shè)。本文聚類對象為樣品，屬于Q型聚類分析。且在聚類之前，30個省會城市分為多少類是未知的，運(yùn)用系統(tǒng)聚類分析方法最為合適。4 消防站建設(shè)的數(shù)學(xué)模型4.1影響消防站建設(shè)變量選擇及數(shù)據(jù)的收集4.1.1 變量的選擇影響城市火災(zāi)風(fēng)險的因素有很多，包括城市人口規(guī)模、經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r、城市建筑特點(diǎn)、全市發(fā)生火災(zāi)起數(shù)、全年重特大火災(zāi)起數(shù)、因火災(zāi)死亡人數(shù)、火災(zāi)財產(chǎn)損失、全年重特大火災(zāi)財產(chǎn)損失等 。城市人口數(shù)量不僅決定了城市用地多少、住宅建設(shè)的規(guī)模與速度、城市交通量、

32、市政公用設(shè)施建設(shè)，人口多少直接決定了發(fā)生火災(zāi)的概率。經(jīng)濟(jì)發(fā)展快慢決定了城市消防重點(diǎn)保護(hù)單位的多少、決定了城市發(fā)生火災(zāi)后經(jīng)濟(jì)損失的多與少，采用城市人均GDP來度量。城市的建筑特點(diǎn)決定了火災(zāi)起數(shù)多少，進(jìn)而決定了消防站力量配備。例如，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的城市高層、超高層建筑多，舉高車、云梯車等裝備需求大；古城文化遺產(chǎn)多，應(yīng)當(dāng)使用高效且不損壞文物的滅火劑。此外影響城市火災(zāi)風(fēng)險性的因素還有城市地理位置、氣候條件等，由于時間以及技術(shù)等限制，本文只考慮影響城市火災(zāi)風(fēng)險較大的因素，進(jìn)行聚類分析。4.1.2 數(shù)據(jù)的收集本文收集的城市火災(zāi)總起數(shù)、火災(zāi)死傷人數(shù)、財產(chǎn)損失、重特大火災(zāi)起數(shù)、重特大火災(zāi)財產(chǎn)損失來自2004年出版的

33、中國火災(zāi)統(tǒng)計年鑒2和2005年到2009年出版的中國消防年鑒1；各城市總?cè)丝跀?shù)、人均GDP兩組數(shù)據(jù)來自2004年到2009年出版的中國城市統(tǒng)計年鑒14。在中國城市統(tǒng)計年鑒中，拉薩市的經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計數(shù)據(jù)不完整，因此，在聚類分析中，排除了拉薩市。同時，烏魯木齊市和?？谑性?008年分別有一次特別重大火災(zāi)，將其添加到收集的數(shù)據(jù)中導(dǎo)致?？谑泻蜑豸斈君R市分別為單獨(dú)的一類，不符合現(xiàn)實情況。由于是偶然事件，在數(shù)據(jù)統(tǒng)計中可以去掉兩起大火數(shù)據(jù)。為了消除城市規(guī)模的影響，將城市火災(zāi)總起數(shù)、火災(zāi)死傷人數(shù)、財產(chǎn)損失、重特大火災(zāi)起數(shù)、重特大火災(zāi)財產(chǎn)損失數(shù)據(jù)除以城市總?cè)丝跀?shù)，用每萬人火災(zāi)起數(shù)、每萬人火災(zāi)死傷人數(shù)、每萬人財產(chǎn)損失、

34、每萬人重特大火災(zāi)起數(shù)、每萬人中特大火災(zāi)財產(chǎn)損失來度量城市火災(zāi)風(fēng)險。另外，從2008年開始，中國消防年鑒調(diào)整了火災(zāi)等級的定義，2008年之前本文采用的重特大火災(zāi)起數(shù)變量是重大火災(zāi)起數(shù)與特大火災(zāi)起數(shù)之和；重特大火災(zāi)財產(chǎn)損失是重大火災(zāi)財產(chǎn)損失以及特大火災(zāi)財產(chǎn)損失之和；重特大火災(zāi)死傷人數(shù)是重大火災(zāi)死傷人數(shù)以及特大火災(zāi)死傷人數(shù)之和。2008年的重特大火災(zāi)數(shù)據(jù)是較大火災(zāi)、重大火災(zāi)、特別重大火災(zāi)三者的數(shù)據(jù)之和。為了消除隨機(jī)誤差，本文所用數(shù)據(jù)為各城市2003年2008年數(shù)據(jù)的平均值。表4.1是經(jīng)過整理的2003年-2008年30個省會城市影響消防站建設(shè)的數(shù)據(jù)。 表4.1 2003年-2008年30個省會城市影

35、響消防站建設(shè)的數(shù)據(jù)4.2數(shù)學(xué)模型的建立聚類分析中，個體之間的“親疏程度”是極為重要的，它將直接影響最終的聚類結(jié)果，對親疏程度的測度一般有兩個角度：第一，個體間的相似程度；第二，個體間的差異程度。衡量個體間的相似程度通?？刹捎煤唵蜗嚓P(guān)系數(shù)或等級相關(guān)系數(shù)等。4.2.1 類間距離的度量計算個體間差異程度通常通過距離和相似性系數(shù)來測度。本文進(jìn)行聚類分析是間隔數(shù)據(jù)的聚類分析，用樣品間距離來度量“親疏程度”。距離計算分為：個體間距離的計算、個體與小類、小類與小類間距離的計算。一、個體間距離的計算方法通常，個體間的距離計算方法有歐式距離、平方歐式距離、夾角余弦距離等，本文采用歐氏距離。 （4.1）注：x，y

36、的距離定義可用以衡量兩個變量x，y的相近程度，距離越小時意味著x,y越相近，如果距離為0 ，則表示兩者在相應(yīng)的距離意義下完全相同，距離越大，意味著兩者相差越遠(yuǎn)。二、個體與小類、小類與小類間距離的度量同個體間距離測度方法類似，距離小的關(guān)系“親密”歸為一類，距離大的關(guān)系“疏遠(yuǎn)”不能并為一類。個體與小類、小類與小類間距離是在個體距離的基礎(chǔ)上定義的，常見的距離有：最近鄰居距離。個體與小類間的最近鄰居距離是該個體與小類中每個個體距離的最小值；最遠(yuǎn)鄰居距離。個體與小類間的最遠(yuǎn)鄰居距離是該個體與小類中每個個體距離的最大值。本文采用的是最近鄰居距離法 11。4.2.2 數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化變量的數(shù)量級對距離有較大的影

37、響，進(jìn)而影響最終的聚類結(jié)果。為了克服原始數(shù)據(jù)由于計量單位的不同對聚類分析結(jié)果產(chǎn)生不合理的影響。在聚類分析過程中,首先應(yīng)消除數(shù)量級對聚類的影響。常用的方法是作標(biāo)準(zhǔn)化處理。標(biāo)準(zhǔn)化的方法有很多，本文采用Z scores標(biāo)準(zhǔn)化。Z scores標(biāo)準(zhǔn)化過程， 首先計算標(biāo)準(zhǔn)差： （4.2）第二步數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化： （4.3）4.2.3 SPSSSPSS12是世界上最早的統(tǒng)計分析軟件，由美國斯坦福大學(xué)的三位研究生于20世紀(jì)60年代末研制，同時成立了SPSS公司。世界上許多有影響的報刊雜志紛紛就SPSS的自動統(tǒng)計繪圖、數(shù)據(jù)的深入分析、使用方便、功能齊全等方面給予了高度的評價與稱贊。全球約有25萬家產(chǎn)品用戶，它們分布

38、于通訊、醫(yī)療、銀行、證券、保險、制造、商業(yè)、市場研究、科研教育等多個領(lǐng)域和行業(yè)，是世界上應(yīng)用最廣泛的專業(yè)統(tǒng)計軟件。SPSS統(tǒng)計分析過程包括描述性統(tǒng)計、回歸分析、對數(shù)線性模型、聚類分析、數(shù)據(jù)簡化、非線性回歸等多個統(tǒng)計過程，而且每個過程中又允許用戶選擇不同的方法及參數(shù)。SPSS也有專門的繪圖系統(tǒng)，可以根據(jù)數(shù)據(jù)繪制各種圖形。4.2.4 運(yùn)用SPSS本文在聚類分析時，使用SPSS軟件版本為 SPSS For Windows 16.0 。第一步：啟動軟件。打開編輯好的數(shù)據(jù)文件“2003年-2008年30個省會城市影響消防站建設(shè)變量數(shù)據(jù)統(tǒng)計.sav”。圖4.1 在SPSS軟件中選擇系統(tǒng)聚類法第二步，選擇聚

39、類方法。在菜單欄中選擇“AnalyzeClassifyHierarchical Cluster”。 如圖4.1。圖4.2 選擇聚類的變量第三步，選定聚類分析變量。彈出Hierarchical Cluster Analysis對話框。從對話框左側(cè)的變量列表中，選V1、V2、V3、V4、V5、V6、平均GDP，點(diǎn)擊使之進(jìn)入Variable框；在Cluster處選擇聚類類型：Variable.返回。如圖4.2圖4.3 選擇樹狀關(guān)系圖第四步，選擇輸出樹狀關(guān)系圖。我們要求結(jié)果輸出聚類結(jié)果的樹狀關(guān)系圖，故點(diǎn)擊Plots.鈕，選擇Dendrogram項，返回。如圖4.3。圖4.4 選擇聚類分析的距離及數(shù)據(jù)的

40、標(biāo)準(zhǔn)化第五步，距離的選擇。點(diǎn)擊Method.鈕，在彈出的對話框中個體間距離選擇Euclidean distance，類間距離選擇nearest neighbor。返回。第六步，數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化。在translation values 選項框中的standardize選項中選擇Z scores、By case。返回。如圖4.4。最后點(diǎn)擊確定鈕即開始聚類分析。4.3 聚類分析結(jié)果根據(jù)聚類輸出設(shè)置，計算機(jī)在運(yùn)算后，得到結(jié)果。圖4.5為結(jié)果輸出的樹狀關(guān)系圖。圖4.5 SPSS軟件系統(tǒng)聚類分析結(jié)果樹狀關(guān)系圖圖4.5 為SPSS軟件聚類分析結(jié)果的樹狀關(guān)系圖，其他結(jié)果略。其中的130序號代表數(shù)據(jù)表格中的序號所對

41、應(yīng)城市。由聚類分析的樹狀圖可知，聚類開始時，各城市自為一類，共有30類，逐步聚類，直至所有城市并為一類。 根據(jù)聚類結(jié)果，分為三類最為合適，即9、18、1、11所對應(yīng)城市聚為一類，記作A類；22、10、8、13、6、12、14、7、15、21、17、16、2所對應(yīng)城市聚為一類，記作B類；3、24、20、26、25、29、30、4、5、23、27、28、19所對應(yīng)城市聚為一類，記作C類。 5 基于聚類分析的消防站建設(shè)根據(jù)聚類結(jié)果全國30個省會城市，可以分為三類。A類城市為：北京、上海、杭州、廣州；B類城市為：成都、哈爾濱、福州、沈陽、長春、鄭州、合肥、南京、南昌、長沙、重慶、武漢、天津；C類城市為

42、：石家莊、昆明、海口、蘭州、西安、烏魯木齊、濟(jì)南、呼和浩特、太原、貴陽、西寧、銀川、南寧。圖5.1 2003年-2008年30個省會城市年平均財產(chǎn)損失 圖5.2 2003年-2008年30個省會城市年平均人均GDP5.1 A類城市消防站建設(shè)A類城市人均GDP位于30個省會城市的前四位，其經(jīng)濟(jì)發(fā)展快，火災(zāi)風(fēng)險大，發(fā)生火災(zāi)后經(jīng)濟(jì)損失大、政治影響深遠(yuǎn)，因此對消防建設(shè)要求高。這類城市化程度高的中心城市，購物及商業(yè)中心、娛樂場所密集區(qū)域、工業(yè)或商業(yè)財產(chǎn)密集的區(qū)域多，一旦發(fā)生火災(zāi)會造成重大人員和財產(chǎn)損失。因此該類城市消防站建設(shè)的應(yīng)當(dāng)是高配型，即最大程度滿足城市滅火救援需要。消防規(guī)劃。在消防規(guī)劃時，該類城市

43、消防站第一出動時間應(yīng)為5分鐘。力量配備?？諝鈮嚎s泡沫滅火劑在上海消防總隊已經(jīng)得到普及。該泡沫在管線中輸送時對內(nèi)壁面的摩擦阻力遠(yuǎn)低于清水。因此壓縮空氣泡沫的遠(yuǎn)距離輸送、向高層輸送能力遠(yuǎn)大于常規(guī)滅火劑。對于這一類需要高效滅火的城市，可以在今后配備A類空氣壓縮泡沫車作為主站車輛。對于超高層建筑，必要時可配備滅火直升機(jī)。其他常規(guī)的滅火救援器材應(yīng)當(dāng)比標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定配備的高，以滿足各類滅火救援任務(wù)的需要。建筑標(biāo)準(zhǔn)。該類城市配置的大型特種消防車車身長大，車庫等建設(shè)時要根據(jù)當(dāng)前及今后發(fā)展要求，盡量按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最大面積建設(shè)。同時要最大限度地規(guī)劃消防人員執(zhí)勤備戰(zhàn)所需的訓(xùn)練、居住、生活等的面積。由于這類城市的城市用地緊張

44、，也可選擇消防站相對集中的區(qū)域，建設(shè)用于消防業(yè)務(wù)訓(xùn)練和演習(xí)的城市消防訓(xùn)練基地。老城區(qū)或居民住宅區(qū)等根據(jù)其街道狹窄、人員密集的特點(diǎn)，可以依實際情況，建立“迷你消防站”，配備消防摩托等可以快速展開的消防器材裝備，災(zāi)害發(fā)生后，第一時間到場展開滅火救援行動，有效避免災(zāi)害蔓延、大規(guī)模人員傷亡。5.2 B類城市消防站建設(shè)B類城市大都為工業(yè)城市，轄區(qū)內(nèi)的火災(zāi)風(fēng)險性大，易發(fā)生重特大火災(zāi)。該類城市在消防站建設(shè)時的原則應(yīng)當(dāng)是標(biāo)準(zhǔn)型，即盡量按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最高配置建設(shè)消防站，不能實現(xiàn)的情況下，適當(dāng)降低建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。消防規(guī)劃。在消防規(guī)劃時，該類城市市區(qū)以及重點(diǎn)保護(hù)單位所在轄區(qū)消防站第一出動響應(yīng)時間同樣為5分鐘，和A類城市的

45、區(qū)別是出動車輛較少。市區(qū)周邊建筑密集住宅區(qū)、工商業(yè)財產(chǎn)密集度相對較低區(qū)域，消防站響應(yīng)時間可以延遲為8-12分鐘。力量配備。在消防站建設(shè)時，要注重特勤消防站建設(shè)，以適應(yīng)該類城市防火滅火的需要。同時，建立專職消防隊，專門針對轄區(qū)工業(yè)單位的災(zāi)害特點(diǎn)，配備消防裝備。消防裝備建設(shè)要與火災(zāi)撲救的需要相適應(yīng)。該類城市的消防站應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)配備化學(xué)毒氣偵檢、處置器材和防毒、防化、個人防護(hù)裝備，滅火搶險用的破拆救援器材、登高、照明、排煙、搜救、防化洗消等裝備。對有水域搶險救援任務(wù)的城市，還應(yīng)配備水域救援裝備。建筑標(biāo)準(zhǔn)。該類城市消防車庫可根據(jù)當(dāng)前要求建設(shè)，對個別有條件的城市也可考慮為今后發(fā)展留出車位。執(zhí)勤人員較A類城市

46、較少，因此生活等用地可適當(dāng)減少，但用于消防業(yè)務(wù)訓(xùn)練等的建筑面積應(yīng)當(dāng)盡量按照標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)。5.3 C類城市消防站建設(shè)C類城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對落后，該類城市消防站建設(shè)應(yīng)當(dāng)遵循經(jīng)濟(jì)節(jié)約的原則。即消防站建設(shè)要與城市經(jīng)濟(jì)情況綜合考慮。滿足基本的滅火救援需要即可。消防規(guī)劃。該類城市市中心以及重點(diǎn)保護(hù)單位，其所在轄區(qū)消防站第一出動響應(yīng)時間可以規(guī)劃為5分鐘，但也可根據(jù)當(dāng)?shù)氐缆方煌顩r、轄區(qū)單位火災(zāi)特點(diǎn)等延遲響應(yīng)時間。力量配備。該類城市消防站基本滿足當(dāng)?shù)販缁鹁仍枰纯?。主要以普通消防水罐車為主?zhàn)車輛，器材以常用滅火救援器材為主。對于可配可不配備的裝備，要根據(jù)轄區(qū)具體情況而定，不能一味按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定執(zhí)行。建筑標(biāo)準(zhǔn)。由于器材裝備總體來說比前兩類配備較少，因此建筑用地和前兩類相比小。同時該類城市，城市消防站建設(shè)必須結(jié)合當(dāng)?shù)鼐唧w情況，就是要有統(tǒng)籌規(guī)劃，著眼于未來，做好消防站建設(shè)科學(xué)規(guī)劃，減少重復(fù)建設(shè)，避免不必要的浪費(fèi)。6 結(jié)論6.1 總結(jié)城市消防站擔(dān)負(fù)著撲救火災(zāi)和搶險救援的重要任務(wù),是城市消防基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分。隨著經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展,城市建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大,各種致災(zāi)因素日益增加,消防隊伍職能的拓展和滅火救援任務(wù)的日趨繁重,對消防站的建設(shè)提出了較高的要求。消防站建設(shè)應(yīng)以適應(yīng)迅速撲救火災(zāi)、保衛(wèi)社會主義現(xiàn)代化建設(shè)和人民生命財產(chǎn)安全為目標(biāo)。我國消防站建設(shè)處于起步階段，對于消防站建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)沒