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基于GIS的海上石油平台溢油应急决策支持系统结构与应用研究

【摘要】: 本文系统的评述了国内外关于海上溢油应急响应研究的现状,指出其中存在的一些问题,并详细的研究了溢油应急相关的研究方法和模型。针对渤海石油平台溢油应急响应的实际需求,结合课题其它组成部分的研究成果,利用GIS技术和决策支持技术开发了渤海石油平台溢油应急决策支持系统OSCOP-DSS,同时结合渤中26-2石油钻井平台的溢油仿真数据对系统进行了功能演示。 本文研究的主要内容包括以下六部分: (1)本文通过对目前国内外海上溢油应急响应相关研究的总结,指出目前海上溢油应急工作存在的一些不足,基于地理信息系统(GIS)和决策支持系统(DSS),结合实际科研项目的研究成果和渤海的实际情况,设计了渤海石油平台溢油应急决策支持系统的总体架构和功能。 (2)通过分析海上溢油应急清除与回收处理这一实际问题,结合专家系统的结构和特点,建立基于产生式规则知识为基础的溢油应急清除与回收策略决策模型。把人工智能的手段应用到溢油应急反应中,针对海上溢油应急清除与回收处理决策建立专家系统,深入研究了知识库的构建、推理机的实现和知识的获取等,重点放在了知识的类型及表示、知识的结构设计、推理机的实现等方面。 (3)本文以系统科学为指导,把应用运输学、运筹学、地理信息系统等多学科结合起来,运用“模糊优化法”和“理想点法”研究了限制条件下的应急物资优化调运问题,提出了海上溢油应急资源优化调运模型。本模型包括单资源调运和多资源调运两种模式,每种模式又有基于“应急开始时间最短”和基于“系统稳定性最好”两个应急目标,为溢油应急人员提供辅助决策,提高溢油应急效率,降低物资调运成本。 (4)海洋溢油事故对海洋生态环境造成极大的损害,本文针对溢油应急的实际需求,提出了海上溢油动态损害模型,对溢油产生的损害进行评估。综合目前在海洋溢油生态损害方面的研究成果,进行公式推导,建立了相应的灾害损失评估公式,实现了对海洋环境容量、海洋生态服务功能和天然渔业损失评估的功能。 (5)本文利用层次分析法对海上石油平台溢油污染危害程度的判别进行研究,建立了海上石油平台溢油污染等级评估模型。筛选相应的溢油指标建立溢油污染危害递阶层次结构,确定了相应的目标层、准则层和方案层,并通过层次分析法确定各指标的隶属度,建立渤海石油平台溢油污染危害等级评估总排序表。最终把溢油污染危害划分为五个级别,每个级别对应一定的数值范围。通过模型运算得出的数值来判断所属的污染级别。 (6)本文通过介绍GIS技术、DSS技术和SDSS技术发展和特点,指出了SDSS技术在溢油应急领域的应用优势,在此基础上,以Visual studio.NET为开发平台,SQL Server 2005后台数据库为基础,加上研发的四个决策支持模型,采用C#语言和ArcGIS Engine 9.2开发建立了渤海石油平台溢油应急决策支持系统OSCOP-DSS。文章对OSCOP-DSS的开发需求、设计目标和原则、系统框架、开发应用平台和数据库管理平台都做了详细的阐述,并在此基础上对OSCOP-DSS中六大模块的结构和功能的设计进行了详细的说明,最后通过渤中26-2平台的仿真溢油数据对OSCOP-DSS进行了主要功能模块的演示。 论文的创新点包括以下三点: (1)基于渤海石油平台溢油应急的现状,首次针对石油平台溢油应急决策方面的具体问题进行了研究,在分析溢油应急实际需求的基础上,结合SDSS的体系结构,设计了适合渤海石油平台溢油应急的决策支持系统架构和功能。 (2)研究实现了GIS和DSS有机融合,充分利用项目其它部分的研究成果,设计了“溢油应急清除与回收策略模型”、“应急物资优化调运模型”、“溢油污染动态损害模型”和“溢油污染等级评估模型”四个决策支持模型,对于渤海石油平台溢油灾害的防治具有重要的现实意义。 (3)充分研究渤海石油平台溢油应急响应的实际需求,基于溢油应急决策支持系统的架构和功能,结合ArcGIS Engine9.2、Visual Studio.NET平台和SQL Server 2005数据库,自主研发了渤海石油平台溢油应急决策支持系统OSCOP-DSS。

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