基于灰色预测理论的应急救援物资储备模型

第３５卷第２期　华　南　地震　Ｖｏ１．３５．Ｎ０．２　２０１５年６月　ＳＯＵＴＨ　ＣＨＩＮＡ　ｆｏＵＲＮＡＬ　ｏＦ　ＳＥＩＳＭＯＬＯＧＹ　，Ｊｕｎ．，２０１５　瞿红梅，李焕良，许汉刚，等．基于灰色预测理论的应急救援物资储备模型［ＪＪ＿华南地震．２０１５，３５（２）：２４—２７．［ＱＵ　Ｈｏｎｇｍｅｉ，ＬＩ　Ｈｕａｎｌｉ　ｎｇ　ｘｕ　Ｈ　“ｇａｎｇ，ｅｔａｌ・Ｒｅｓｅｎ『ｅ　Ｍｏｄｅ１。ｆ　Ｅｍｅｒｇｅｎｃ：Ｙ　Ｒｅｓｃｕｅ　Ｍａｔｅｒｉａ１ｓ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｇｒｅｙ　Ｔｈｅｏｒｙ［Ｊ］Ｓｏｕｔｈ　ｃｈｉｎａ　ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　ｓｅｉｓｍｏｌｏｇｙ，２０１５，３５（２）：２４—２７．］　基于灰色预测理论的应急救援物资储备模型　瞿红梅　．李焕　良。，许汉刚　，彭小波　（１．江苏省地震工程研究院，南京２１００１４；２．解放军理工大学野战工程学院．南京２１０００７）　摘要：科学合理的应急救援物资储备能确保对突发事件的应急救援行动高效快速实施，。为探索应急救援物资　消耗规律，科学指导应急救援物资储备，基于灰色预测方法构建了ＧＭ（１１）模型，结合某单位多次应急　救援物资消耗实例，对救援物资储备进行了预测。结果表明：采用灰色预测法进行预测其平均相对误差明显　小于其他方法，说明了灰色预测法的实用性、有效性和优越性意义。　，对于指导应急救援物资储备具有积极的指导　关键词：应急救援物资；储备；灰色预测模型　中图分类号：Ｆ２５２　文献标志码：Ａ　文章编号：１００１—８６６２（２０１５）０２—００２４—０４　ＤＯＩ：１０．１３５１２／ｊ．ｈｎｄｚ．２０１５．０２．００４　Ｒｅｓｅｒｖｅ　Ｍｏｄｅｌ　ｏｆ　Ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ　Ｒｅｓｃｕｅ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｇｒｅｙ　Ｔｈｅｏｒｙ　Ｑｕ　Ｈｏｎｇｍｅｉ　，ＬＩ　Ｈｕａｎｌｉａｎｇ　，ＸＵ　Ｈａｎｇａｎｇ　，ＰＥＮＧ　Ｘｉａｏｂｏ　（１．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆＥａｒｔｈｑｕａｋｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｆ￣ａｎｇｓｏ　Ｕ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｎａｎｊｉｎｇ　２１００１４，Ｃｈｉｎａ；２．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆＦｉｅｌｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＰＬＡ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆＳｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ　２１０００７）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：　Ｓｃｉｅｎｔｉｉｃ　ａｎｄ　ｒａｔｉｏｎａｌ　ｍａｔｆｅｒｉｌ　ｒｅｓｅｒｖｅ　ｉｓ　ａｎ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｇｕａｒａｎｔｅｅ　ｆｏｒ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　ａｎｄ　ｒａｐｉｄ　ｒｅｓｐ０ｎｓｅ　０ｆ　ａｅｍｅｒｇｅｎｃｉｅｓ・Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｅｘｐｌｏｒｅ　ｔｈｅ　ｒｅｇｕｌａｒ　ｐａｔｔｅｒｎ　ｏｆ　ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ　ｒｅｓｃｕｅ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ＳＯ　ａｓ　ｔｏ　ｇｕｉｄｅ　ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃａｌｌｖ　ｔｈｅ　ｒｅｓｅｒｖｅ　ｆｏｒ　ｆｕｔｕｒｅ　ｅｍｅｒｇｅｎｃｉｅｓ，ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｓ　ａ　ｆｏｒｅｃａｓｔ　ｍｏｄｅｌ　ｏｆ　ＧＭ（１，１）ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｇｒｅｙ　ｆｏｒｅｃａｓｔ　ｍｅｔｈｏｄ．Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ　ｗｉｔｈ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｄａｔａ　ｏｆ　ａ　ｕｎｉｔ　ｄｕｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｓｅｖｅｒａｌ　ｅｍｅｒｇｅｎｃｉｅｓ　ｒｅｌｉｅｆ　ａｃｔｉ０ｎｓｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｎ１ａｋｅｓ　，ｔｈｅ　ｆｏｒｅｃａｓｔ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｒｅｓｅｒｖｅ　ｏｆ　ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ　ｒｅｓｃｕｅ　ｍａｔｅｒｉａｌｓＴｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ａｖｅｒａｇｅ　．ｒｅｌａｔｉｖｅ　ｅｒｒｏｒ　ｏｆ　ｇｒｅｙ　ｍｏｄｅｌ　ｉｓ　ｓｍａｌｌｅｒ　ｔｈａｎ　ｔｈｅ　ｏｔｈｅｒ　ｔｗｏ　ｍｅｔｈｏｄｓｗｈｉｃｈ　ｃａｎ　ｐｒｏｖｅ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｇｒｅｙ　ｍｏｄｅ１　ｈａｓ　ｂｅｔｔｅｒ　，ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｓｕｃｈ　ａｓ　ｐｒａｃｔｉｃａｂｉｌｉｔｙ，ｖａｌｉｄｉｔｙ　ａｎｄ　ａｄｖａｎｔａｇｅ　ｅｔｃ．Ｔｈｅ　ｍｏｄｅｌ　ｈａｓ　ｇｕｉｄａｎｃｅ　ｍｅａｎｉｎｇ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｒｅｓｅＩ　ｅ　ｏｆ　ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ　ｒｅｓｃｕｅ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ｉｎ　ａｃｔｕａｌ　ｗｏｒｋ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ　ｒｅｓｃｕｅ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ；Ｒｅｓｅｒｖｅ：Ｇｒｅｙ　ｍｏｄｅ１　收稿日期：２０１４—０８—２５　基金项目：江苏省科技支撑项目（ＢＥ２０１４７３１）；江苏省青年科研基金项目（ＢＫ２０１２０６１１　作者简介：瞿红梅（１９８１一），女，工程师，主要从事地震１二程Ｅ—ｍａｉｌ：ｑｈｍｔｓ＠１６３．ｃｏｎ．　、防震减灾研究，　第２期　瞿红梅等：基于灰色预测理论的应急救援物资储备模型　２５　０引言　应急救援物资的储备优劣直接关系到整个应　急救援活动运行效率的高低【”。应急救援物资储备　受诸多条件限制．要做到科学配置．有必要在应　急救援物资历史消耗数据的分析基础上。建立应　急救援物资储备模型，对于提高应急救援能力，　合理安排储备物资、提高资源利用效率、节约成　本等具有十分重要意义。　１应急救援物资储备需求分析　由于应急救援工作的复杂性、突发性。物资　需求预测没有统一的模型．需要根据预测对象的　特点、客观条件及预测目的等选择合适的预测模　型　一般来说．首先考虑基于时间序列的需求预　测模型．当历史数据较少或较难获取时．考虑基　于寿命函数的需求预测模型．对于缺乏历史数据　的新物资．采用基于成组技术的物资需求预测也　能取得较好的效果。应急救援物资储备的消耗受　各种物资本身使用消耗因素制约，如救灾帐篷需　求数量主要与受灾后需要救助人数相关．药品则　与受伤人员数量、受伤等级等因素有关圈。各类物　Ｏ　Ｏ　资的消耗受自身使用强度、使用环境、使用条件　／Ｌ／　２　３　等因素制约．灰色预测是用于在一定数据已知条　、，、　件下对未来数据求解预测的有效方法．因此采用　灰色预测理论进行应急救援物资储备预测。　２灰色预测模型的建立　灰色预测模型又称ＧＭ模型．它是利用一组微　分方程给出的数学模型。根据预测因子的数目可　以分为一阶多元预测模型ＧＭ（１．Ｎ）和一阶一元预　测模型ＧＭ（１，１），本文采用ＧＭ（１，１）模型进行预　测与分析　２．１　ＧＭ（１，１）模型及变化处理　设有原始序列为：　Ｘ（０）＝（　‘。’（１），　（。　（２），Ａｘ‘。　（　）　（１）　通过累加生成：　（　）＝（　（　’（１），　（　（２），Ａｘ（　（　）　（２）　式（２）中，　㈤（　）：∑　㈣（　）。　＝１　建立序列ｚ（　）＝（ｚ（　（１），　（　（２），Ａｚ（　（凡），　称　（。’（．ｉ｝）＋　（　’（　）＝６为ＧＭ（１，１）模型的基本形式，　其　中Ｚ（　（ｋ）＿０．５【　（ｕ（ｋ）＋　（ｕ（　一１）］，贝　ＧＭ（１，１）　模型的一阶一元微分方程为：　”：６　（３）　令参数　：（。，６）Ｔ：　日）一　Ｂ　Ｙ，其中：　－ｚ‘　（２）　Ｂ＝　＿ｚ‘　（３）　．ｙ＝　（４）　●●●　‘　（ｎ）　一阶一元微分方程解离散形式为：　：（　＋１）　’（１）一　）　＋　，ｋ：１，２，…，凡　（５）　还原值为：　＾（０）　＾（１）　＾（１）　＝（　＋１）＝　（ｋ＋１）一　（　）　（６）　对下一次所需数据预测：　＾（Ｏ）　＾（１）　＾（１）　＝（ｎ＋１）＝　（凡＋１）一　（ｎ）　（７）　２．２模型检验　本文采用残差检验方法．它是一种逐点检验　方法．具体方法为下『５１：　设原始序列　（ｏ）的ｋ点（或时刻）的实际值为　（ｏ　（ｋ），由　（ｏ）所得灰色模型的计算值为　（ｋ），　则称ｑ（　）　（。　（　）一　（　）为ｋ点的残差。　残差检验。相对误差ｅ（ｋ）为：　）＝船×１００％＝　×１００％。平　均相对误差　（倒ｇ）为：　（ａｖｇ）＝　丁∑ｌ　（　）Ｉ。　精度Ｐ。为：ｐＯ＝（１－６（ａｖｇ））ｘｌＯ０％。　对于　（　），一般要求　（　）＜２０％，最好　（　）＜　１０％；对于Ｐ。，一般要求ｐ０＞８０％，最好Ｐ。＞９０％。　３实例分析　某地区救灾物资储备库储备的全方位自动泛　光工作灯，近年来均会因地震救援、抗洪抢险、　交通电力抢修应急救援行动及相关训练发生消耗．　２００５－－２０１２年的消耗统计数据如表１所示．现根　据应急救援行动的特点．结合时间序列预测法建　立预测模型．得出该类救援物资平时应当储备数　量。以满足应急救援行动准备需要。　３．１模型建立及数据处理　根据案例的救援物资历年消耗情况．在该地　第２期　瞿红梅等：基于灰色预测理论的应急救援物资储备模型　表３模型检验　Ｔａｂｌｅ　３　Ｍｏｄｅｌ　ｃｈｅｃｋｉｎｇ　注：平均精度：ｐ（ａｖｇ）＝９８．２９％，后验差比值：Ｃ＝０．２５２９，小误差　概率：Ｐ＝－０．２２４２，灰色关联度：ｒ＝－０．８６２７。　表４预测结果　Ｔａｂｌｅ　４　Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ　ｒｅｓｕｉｓｔ　表５预测结果的相对误差　Ｔａｂｌｅ　４　Ｒｅｌａｔｉｖｅ　ｅｒｒｏｒｓ　ｏｆ　ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ　ｒｅｓｕｌｔｓ　从表５中的三种预测结果可以看到．采用灰　色预测法进行预测其平均相对误差明显小于采用　加权移动平均法以及指数平滑法．说明了灰色预　测法的有效性和优越性。　５结论　本文提出了基于灰色预测理论的应急救援物　资储备方法。通过实例验证及与其他预测方法比　较，证明了灰色预测方法可以为应急救援物资的　储备提供科学实用的预测手段。总之，应急救援　物资的应急储备是典型的是一个复杂的多目标决　策问题，需要进行综合权衡和系统分析。　参考文献：　【１】张永领．基于层次分析法的应急物资储备方式研究【ＪＪ＿灾　害学，２０１１，２６（０３）：１２０—１２５．　［２］唐林霞．地震灾害应急救援物资配置模型研究［Ｄ］．武汉：　华中科技大学．２０１２．　［３】邓聚龙．灰理论基础［Ｍ】．武汉：华中科技大学出版社，　２００２．　［４］李日云，王利，张双成．灰色预测模型在高层建筑物　沉降预测中的应用研究ｆＪ１＿地球科学与环境学报，　２００５，２７（１）：８４－８７．　【５］刘琼，段亦彬．基于灰色理论的火炮维修器材消耗预测　模型［Ｊ１．四川兵工学报，２０１１，３２（１）：４９—５１．