數值測試

大規模地震災害發生後，除立即啟動防救災計畫外，決策者應儘速由各可得 消息來源（如：防救災指揮中心、現場救難人員、電子媒介等）收集災情資料，

以評估各地區之傷亡情形，並進行物資集結、災區需求預測等救災物流輸配送工 作規劃。而由於大規模災害發生初期，災區往往發生資訊傳遞不易或災情消息紊 亂等情形，本研究首先透過資料融合的處理程序，融合各消息來源之死亡人數資 料，以降低死亡人數資料的不確定性，提供決策者較為確切的資訊，並迅速掌握 災區情形；其後透過物資需求量推估模式，以經資料融合程序後之死亡人數推估 災民所需物資數量。且因災害發生後，各鄉鎮受損程度不一，對於物資需求之急 迫程度也不同，於救災物資配送作業應予以考量。本研究透過定義數個屬性以衡 量各災區對物資需求之急迫性，並以自組特徵映射圖類神經網路模式將各災區依 其屬性分群，再以 TOPSIS 法將各群組依其需求急迫程度排序，以作為物資配送 順序之參考。

承接 4.2 節資料模擬之結果，4.3 節以模擬資料進行數值測試，並對本研究 構建之救災物資需求預測模式做細部的修正，其基本情境假設如下：

1. 各消息來源所公佈之死亡人數統計資料以各鄉鎮市為基本單位。

2. 本節不探討資料遺漏之問題。

4.3.1 災情消息資料融合模式

災情消息資料融合模式於大規模災害發生後，整合不同消息來源之地震傷亡 資料，以提供較符合災情的資訊，並降低所收集死亡人數資料的不確定性，其運 作流程為（1）資料分類（2）熵值計算（3）權重推導（4）資料融合。其中，消 息來源之定義如 4.2.2 節中所敘述，每期由防救災指揮中心、現場救難人員、電 子媒介等消息來源各收集 30 筆資料。資料分類衡量標準則以收集資料之標準差 σ 作為可容忍資料誤差j

ε

，將所收集資料分為信賴程度高、中、低三類。以中寮 鄉為例，各消息來源公佈死亡人數資料模擬如表 4-4，第一期死亡人數資料融合 步驟與結果如表 4-5 所示。

表 4-5 ：中寮鄉死亡人數資料融合步驟與結果（t =1）

消息來源 μ'j σ' j CV' 信賴程度 次數 機率計算 熵值 權重 融合結果

高 6 0.20

9.07 2.66 0.29 中 19 0.63 1.31 0.361

（1）

防救災指

揮中心 低 5 0.17

高 6 0.20

8.95 3.29 0.37 中 18 0.60 1.37 0.311

（2）

現場救難

人員 低 6 0.20

高 6 0.20

10.06 5.05 0.50 中 17 0.57 1.42 0.309

（3）

電子媒介

低 7 0.23

9

（資料來源：本研究整理）

由表 4-5 可知，由消息來源所收集資料之不確定程度越高，即資料之變異程 度與變異係數越大，表其資料越不可靠，則所計算之熵值也就越大，於資料融合 步驟便分配給較低權重。如上表由電子媒介與防救災指揮中心所收集資料之熵值 分別為 1.42 與 1.31，則其經權重推導後之權重分配為 0.309 與 0.361。最後，再 以加權平均法將資料加以融合，以中寮鄉為例，其第一期死亡人數資料融合之結 果為 9 人，南投縣各鄉鎮每期死亡人數資料融合結果如表 4-6 所示。

表 4-6 ：南投縣各鄉鎮每期死亡人數資料融合結果

期數 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 … 99 死亡、失蹤 人數(人) 南投市 0 2 3 3 4 6 8 9 10 13 … 95 95 埔里鎮 0 5 5 6 8 9 9 10 11 13 … 203 203 草屯鎮 0 5 6 9 15 12 15 15 18 24 … 93 93 竹山鎮 0 4 4 5 7 9 8 11 15 17 … 119 119 集集鎮 0 9 10 11 12 12 16 16 15 17 … 40 40 名間鄉 0 3 3 3 3 3 4 4 6 6 … 35 35 鹿谷鄉 0 3 5 5 5 5 6 7 7 8 … 23 23 中寮鄉 0 9 11 11 12 18 17 22 27 29 … 180 180 魚池鄉 0 4 5 7 7 8 9 9 9 9 … 14 14 國姓鄉 0 2 4 4 4 5 5 5 6 9 … 112 112 水里鄉 0 2 2 3 3 3 3 3 3 3 … 5 5

信義鄉 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 … 0 0

仁愛鄉 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 … 3 3

（資料來源：本研究整理）

4.3.2 物資需求量推估模式

本節物資需求量推估模式，以上節資料融合後之死亡人數推估救災物資需求 量，並以維生包、飲用水等消耗性物資為主。其中，維生包為供應三餐所需，以 每人每日所需數量為 3 份推估，但考量一般用餐時間間隔約為 5~6 小時與睡眠時 間之限制，將其修正為 1/5（3/15），並於 16 小時（7 個配送週期）內配送完畢，

下次配送則始於隔日用餐時間前；飲用水則參考內政部頒訂之「直轄市、縣（市）

危險區域（村里、部落）因應天然災害緊急救濟物資儲存作業要點範例」，以每 人每日以 4 公升計算，故其每人每小時需求量為 1/6 公升。救援物資到達災區前，

災民可等待救援時間上限L 以 3 小時計；災民可容忍物資缺乏機率_k

α

_{為 10%，}

即救援物資滿足災民需求之機率為 90%，則經統計查表其Z1_−α值為 1.645；以中 寮鄉為例，若於第四期開始配送，配送週期設定為 2 小時，並於每期末預測其物 資需求，則中寮鄉每期物資需求量推估結果可如表 4-7 所計算。

表 4-7 ：中寮鄉物資需求量推估結果

第 t 期死亡人數佔災區總人口數之比率，以表 4-6 之每期死亡人數資料融合結果 除以總人口數計算；u t 與k²

( )

u t 則整理自表 4-1 之南投縣統計資料；³k

( )

u t 表示k⁴

( )

與前次配送物資至第k分區之時間間隔，因此初始資料皆設為 0，其後於每期未 被服務之災區將給予較高的值；u t 為建物受損情形之語意資料，由於資料取k⁵

( )

得不易，因此依表 4-2 之南投縣災情統計資料全、半倒戶數佔鄉鎮市受災比例給 予不同評分，實際操作應以每期之建物受損情形語意資料為主，若於第四期開始 配送，則第三期南投縣各鄉鎮需求屬性計算如表 4-8 所示。

表 4-8 ：南投縣各鄉鎮需求屬性結果（t =3）

t =3 u t¹k

( )

u tk²

( )

u tk³

( )

u tk⁴

( )

u tk⁵

( )

南投市 0.0299 1463.3 32.8 0 2 埔里鎮 0.0902 544.1 31.1 0 3 草屯鎮 0.0987 930.8 31.1 0 2 竹山鎮 0.0989 251.8 30.5 0 2 集集鎮 1.1296 246.4 32.1 0 3 名間鄉 0.0784 514.5 31.7 0 1

鹿谷鄉 0.3057 150 32.1 0 2

中寮鄉 0.7755 124.5 31.7 0 4 魚池鄉 0.5073 147.4 31.5 0 4 國姓鄉 0.1945 140.3 31.5 0 3

水里鄉 0.1416 219.3 31 0 2

信義鄉 0.0000 12.6 34.8 0 1

仁愛鄉 0.0000 12.1 31.4 0 1

（資料來源：本研究整理）

（2）類神經網路分群結果

本研究以自組特徵映射圖類神經網路模式將各災區之物資需求依其需求屬 性間交互影響關係及相似程度進行分群，並以 Matlab 7.0 之類神經網路工具箱

（NNTOOL）建構網路。為消除變數尺度在分群步驟時對權重關係之影響，輸入 資料先以 3.15.1 式之公式進行資料標準化處理，且為增加分群之準確性，每期分 群完成後之資料點並不移除，與下期資料共同做為輸入資料，如於第四期開始配 送，則所輸入資料為 1~3 期共 39 筆資料，第三期標準化後資料如表 4-9。

表 4-9 ：南投縣各鄉鎮需求屬性標準化結果（t =3）

表 4-11 ：南投縣各鄉鎮依需求屬性分群結果（t =1~3）

t =3 u t¹k

( )

u tk²

( )

u tk³

( )

u tk⁴

( )

u tk⁵

( )

^群組

南投市 0.0299 1463.3 32.8 0 2 A 埔里鎮 0.0902 544.1 31.1 0 3 B 草屯鎮 0.0987 930.8 31.1 0 2 A 竹山鎮 0.0989 251.8 30.5 0 2 C 集集鎮 1.1296 246.4 32.1 0 3 D 名間鄉 0.0784 514.5 31.7 0 1 B 鹿谷鄉 0.3057 150.0 32.1 0 2 D 中寮鄉 0.7755 124.5 31.7 0 4 D 魚池鄉 0.5073 147.4 31.5 0 4 D 國姓鄉 0.1945 140.3 31.5 0 3 C 水里鄉 0.1416 219.3 31.0 0 2 C 信義鄉 0.0000 12.6 34.8 0 1 C 仁愛鄉 0.0000 12.1 31.4 0 1 C 0.0549 1197.1 32.0 0 2.0 A 0.0766 529.3 31.4 0 2.0 B 0.0899 129.9 31.9 0 1.8 C 聚類中心

(Centroids)

0.6430 170.5 31.8 0 3.5 D

（資料來源：本研究整理）

4.3.4 群組排序

由表 4-11 中各群組之群聚中心，可以單一屬性決定各群組之排序與配送先 後之順序。但配送先後順序之決定無法以單一屬性客觀的判定，必須同時考慮多 個屬性，由不同構面加以判斷，故本研究以多個屬性決定救災物資之急迫程度排 序，使用 TOPSIS 法將各群組排序。以 TOPSIS 法進行各群組對救援物資急迫程 度排序之運算步驟如下：（1）建構評估矩陣（2）標準化評估矩陣(v)（3）決定 準則權重（4）決定正、負理想解（5）計算各群組距正、負理想解之距離(S⁺、 S^-)，與步驟（6）計算各群組對理想解之相對接近程度(C)，並依據其值之大小將 各群組排序。其中，評估矩陣即為表 4-11 各群組聚類中心之屬性值，第 2~4 步 驟計算如表 4-12 所示。

表 4-12 ：南投縣各鄉鎮依需求屬性分群排序計算結果（步驟 2~4）

t =3 u t¹k

( )

u tk²

( )

u tk³

( )

u tk⁴

( )

u t⁵k

( )

v1 0.0635 0.5906 0.2515 0 0.2145 v2 0.0887 0.2612 0.2472 0 0.2145 v3 0.1040 0.0641 0.2509 0 0.1956 v₄ 0.7439 0.0841 0.2504 0 0.3754 熵值(e_N) 0.6097 0.7545 1.0000 0 0.9719 屬性組成(d_N) 0.3903 0.2455 0.0001 1.0000 0.0281 準則權重(w_N) 0.2345 0.1475 0.0001 0.6010 0.0169

正理想解 0.7439 0.5906 0.2515 0 0.3754 負理想解 0.0635 0.0641 0.2472 0 0.1956

（資料來源：本研究整理）

表 4-13 ：南投縣各鄉鎮依需求屬性分群排序結果（步驟 5~6）

t 群組 S⁺ S^- C 排序 群組成員

3 A 0.3302 0.2023 0.3799 2 南投市、草屯鎮 B 0.3423 0.0767 0.1831 3 埔里鎮、名間鄉

C 0.3708 0.0196 0.0502 4 竹山鎮、國姓鄉、水里鄉、信義鄉、仁愛鄉 D 0.1946 0.3304 0.6294 1 集集鎮、鹿谷鄉、中寮鄉、魚池鄉 4 A 0.4091 0.4068 0.4986 2 南投市、草屯鎮、名間鄉、信義鄉、仁愛鄉

B 0.5458 0.0514 0.0860 4 -

C 0.3646 0.3239 0.4704 3 埔里鎮、竹山鎮、鹿谷鄉、國姓鄉、水里鄉 D 0.4068 0.4091 0.5014 1 集集鎮、中寮鄉、魚池鄉

（資料來源：本研究整理）

由表 4-12 可知，若衡量屬性組成之相異程度（Degree of divergence）之指標

dN之值越大，該屬性也越顯重要，透過權重推導，將配給較大權重；反之，將 分配給較低權重。各群組依據其對理想解之相對接近程度（即C值）大小排序結 果如表 4-13 所示，第三期之排序結果依序為 D、A、B、C，其中 D 群組之排序 順序為第一，表示對救援物資之急迫程度越高，應優先配送救援物資，故第四期 優先配送之鄉鎮為集集鎮、鹿谷鄉、中寮鄉、魚池鄉。且配送物資後，上述鄉鎮 之u t 屬性，即距前次配送物資之時間間隔皆設為 0，其餘未配送之鄉鎮則設k⁴

( )

為 1。則第四期之分群排序結果顯示，鹿谷鄉之排序順序為第三，表配送救災物 資後，鹿谷鄉對救災物資之需求為較不迫切。

在文檔中 消耗性救災物資需求預測 (頁 76-84)