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-行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告
地理資訊系統在化災應變系統負荷潛勢之應用研究
The Application of GIS to Loading Potential in Emergency Response
for Chemical Accidents
計畫編號：NSC 89-2211-E-002-010
執行期限：88 年 8 月 1 日至 89 年 7 月 31 日
主持人：李公哲 國立台灣大學環境工程研究所
E-mail address: kcli@ccms.ntu.edu.tw
一、 中文摘要 本研究的目的為結合層級分析法與地 理資訊系統，利用其對於決策分析、資訊 管理、圖形展示的功能建立一套化學災害 應變能力指標，可做為評估救災資源各項 設施負荷潛勢之依據，協助環保及事業單 位做為平時擬訂化學災害緊急應變方案之 決策參考。本研究內容係以層級分析法建 構化災應變能力指標之層級架構，並計算 出 各 工 廠 之 化 災 應 變 能 力 指 標 （ Emergency Response Index for the Chemical Accidents，簡稱 ERI），並將之 分為 A、B、C、D 四個等級，分別顯示 不同程度之應變能力，並應用地理資訊系 統建立一套化學災害應變資料庫，配合網 路分析及基本空間分析功能，評估救援資 源之負荷潛勢，並規劃最佳的救災路徑， 使救災資源以最短的時間到達災變現場， 以最有效率的方式運送傷患，並配合化災 應變能力指標找出工業區化災應變能力不 佳的原因，以做為研擬改善方案的參考。 關鍵字：層級分析法、地理資訊系統、網 路分析、化災應變 Abstr act
The purpose of this study is to build up an Emergency Response Index System for the Chemical Accidents（ERI）. It integrates the Analytic Hierarchy Process and Geographic Information System, applying their functions of policy analysis, data management as well as graphic display. The index system can be applied to evaluate the loading potential of rescue resources, and provide some information for emergency
planning. The study set up a hierarchy structure of the index system with the Analytic Hierarchy Process, then rated the ability of emergency response for each factory and divided into 4 grades. In order to find the best route for saving, the study applied the network and spatial analysis to evaluate the loading potential of rescue resources. With the index system, we will find out not only the factories which are lacking in chemical emergency response, but also the reasons which cause low ratings.
Key Words : Geographic Information System（GIS）, Analytic Hierarchy Process （AHP ） , Network Analysis, emergency response for chemical accidents
二、緣由與目的
本 研 究 應 用 層 級 分 析 法 （ Analytic Hierarchy Process, AHP）與地理資訊系統 （Geographic Information System, GIS）中 的網路分析（Network Analyst）為主要工 具，其主要目的為：
1. 以層級分析法架構「化災應變能力指 標 」（ Emergency Response Index for the Chemical Accidents，簡稱 ERI）系 統，經由量化之評等（Rating）程序， 建立指標值，以了解工廠於化災發生 時，能夠獲得之外界支援能力，並能 充分掌握工業區之應變不足之處。 2. 配合收集化學物質救災資源（如消防 單位、醫療單位、警察單位、廣播單 位及道路交通運輸狀況等）資料，將 其建制成 GIS 資料檔，評估在最適服 務範圍內，救災資源各項設施之負荷
2 -潛勢，以檢討其承受風險，並尋求替 代方案。 3. 應用本研究建立之化災應變系統協助 決策者規劃化學災害緊急應變措施， 擬妥最佳路徑，使救災資源以最短時 間到達災變現場外，並以最有效率的 方式運送傷患及達成通報、疏散的工 作，同時應用地理資訊系統展示成果 及建立可做為維護管理的資料庫。 4. 應用本研究建立之化災應變系統，協 助環保及救災單位檢討現有之化學災 害緊急應變體系，做為強化或改善現 有體系之依據。 三、研究方法 本研究之流程如圖 1 所示，說明如 下： (一) 建立層級分析法之層級結構 1. 目標確立 以 ERI 指標值方式了解單一工廠或 區域對化災應變的潛在應變能力。ERI 定 義如下：「用以代表工廠於化學災害發生 時，救災資源對於工廠的應變救援能力， 即工廠能夠獲得之外部援助之一項量度 (measure)」。化災應變能力指標值愈大， 表示該工廠之外部援助愈能符合需要，即 評估該工廠對化災之應變能力愈強，亦即 該工廠在化災發生時，有較豐富之救災資 源可用以應變，反之，則表示外部援助不 足以承擔化災意外所造成的負荷。因此， 指標值較小之工廠必需致力於提升自身之 化災應變能力，降低化災危害的風險。 2. 評估準則的研擬及準則架構的建立 參考 OSPCT 組織（2）、環保署毒性化 學物質之管理與危害預防及制定應變計畫 （3）、及其他災害應變相關研究，建立化 災應變能力指標系統評估準則及其層級架 構。 (二) 資料收集與資料庫建立 由所研擬的準則，收集相關圖層及其 屬性資料，匯集而成化災應變負荷潛勢系 統資料庫，包含的資料有：高雄縣市道路 圖層、仁武鄉及大社鄉之工廠圖層、醫療 單位圖層、消防單位圖層、學校圖層、社 區圖層及由 ALOHA 氣體擴散模式執行結 果圖層。 (三)計算評估準則參數值 資料收集完畢之後，即可針對各評估 準則所需之參數值進行運算工作。 (四)計算評估準則之相對權重值 將各問卷之評估尺度經幾何平均後， 計算各準則之相對權重值並進行一致性檢 定。 (五)評估準則參數值評等（Rating）與建 立化災應變能力指標值（ERI） 將評估準則參數資料匯整，以進行評 等之工作，判斷各參數值所屬之評等，並 將各評等對應之相對權重值予以加總，可 求得目標工廠之 ERI 值。 (六)化災應變能力指標值（ERI）分級 將化災應變能力指標值分成 A、B、 C、D 四級，分別表示不同狀況下之化災 應變能力，A 是最佳狀況， D 是最差的 狀況，最無法承受化災意外的發生。 (七)敏感度分析 指標必需維持其穩定度，即當權重值 有些微變化時，指標值不可有太大的變 動，尤其嚴禁改變其優勢順位。因此，對 各等級之指標值進行敏感度分析，若敏感 度太高，需重新進行分級。 (八)ERI 系統之架構及 GIS 之應用 為運算 ERI 值，本研究 ERI 系統分 成二個子系統：一為 ERI 運算系統，另 一為 GIS 應用系統，而該系具有資料庫 護、網路分析、環域分析、評估準則參數 值計算及空間圖形展示等功能。 四、結果與討論 (一) AHP 層級架構之分析 本研究之層級結構如圖 2 所示，共計 分成六個層級，第一層及第二層屬目標及 次目標之評估準則層，第三、四、五層屬 化災應變影響因子評估準則層，第六層屬 影響因子評估準則之參數層。各層評估準 則經計算特徵向量後，獲得的權重值由大
3 -至小依序為：NFPA 健康危害性（0.210）、 NFPA 火災危害性（0.175）、化學品貯存 量（0.135）、救護車最快到達醫院的時間 （0.130）、醫療等級（0.100）、消防車最 快到達時間（0.095）、消防車支援能力 （0.089）、敏感區位-學校（0.019）、消防 隊 服 務 範 圍 （ 0.015 ）、 敏 感 區 住 - 醫 院 （0.014）、敏感區位-住宅（0.011）、醫院 服務範圍（0.008）。 (二) ERI 分級判別準則 化 災 應 變 能 力 指 標 （ ERI） 經 評 等 ﹙Rating﹚之後，獲得的分數（即 ERI 值） 愈接近 1 者表示應變能力愈高。本研究將 ERI 值分為 A、B、C、D 四級，其結果 如表 1 所示。 表 1 ERI 值之等級分配與意義 等級 分配方式 意 義 A ERI ≥ 0.594 外部救災資源足夠 B 0.594>ERI ≥ 0.369 外部救災資源略顯不足 C 0.369>ERI ≥ 0.211 外部救災資源明顯不足 D ERI < 0.211 外部救災資源嚴重不足 (三)應用評析(4) 1. 化災應變能力之整體評估 本研究以南部仁大工業區為應用區 域，在 41 家工廠中，獲得 A 級化災應變 能力指標值之工廠有 0 家，B 級之工廠有 11 家（27%），C 級之工廠有 30 家（73%）， D 級的有 0 家。以指標值之平均值（0.356） 加以評估其整體化災應變能力，則該工業 區屬於 C 級區，表示該工業區整體救災 資源不足。 2. 消防隊轄區配置的探討 利用 ArcView 之網路分析功能將消防 資源做一最適化分配，打破以行政區劃分 服務轄區的限制，以尋求最近災害發生地 點之消防設施為主要考量。經求出最佳解 後，發現共有 3 家工廠從原先的 C 級提 升為 B 級，平均指標值亦有上升的趨勢。 再從網路分 析的結果細 看， 共 有 9 家 （22%）工廠改變消防隊的分配，這 9 家 工廠之消防隊到達時間亦顯著地縮短：由 平均 6.84 分鐘降為平均 4.28 分鐘。 3. 管理中心設置消防隊的探討 當管理中心不具有救災能力時，所有 的工廠均獲得 D 級指標，顯示管理中心 配置消防隊有絕對的必要性，其能有效的 協助災害現場處理化災應變程序，提升該 工業區對化災應變的能力，以降低化災負 荷潛勢。 4. 化學品洩露的影響 本研究模擬化工廠常用之苯乙烯、苯、 環己烷等化學品以液態形式洩漏後形成液 面池（liquid pool），而後揮發並散佈至大 氣中的情形。歸納本研究範圍內不受化學 品洩漏而改變指標值之影響的原因有二： 危險區範圍與風向。 五、計畫成果自評 1. 本研究應用地理資訊系統之網路分析 於化災應變的規劃上，可有效的分析 救災資源之時間與空間分佈，以達到 救災資源之最適化分配。 2. 本研究結合地理資訊系統與層級分析 法應用於化災應變的議題上，除了可 求解救災資源的最佳分配，更可藉由 層級分析法多準則評選的功能，對化 災應變的能力進行分析，以提供決策 者 研 擬 化 學 災 害 緊 急 應 變 計 畫 之 參 考。 3. 本研究所發展之化災應變能力指標可 對 化 災 應 變 系 統 之 負 荷 潛 勢 加 以 評 析，藉由指標值可了解工廠於化學災 害發生時，救災資源對於工廠的應變 救援能力，即工廠能夠獲得之外部援 助。 4. 此系統對於化災應變能力負荷潛勢之 各項決定因子，可協助管理者明確的 掌握工業區之風險，也可讓業者了解 自身所處的環境。 5. 本研究建立之資料庫，包括簡易之使 用者介面，可幫助使用者進行空間及 屬性資料之管理。並可透過 GIS 對圖 層及屬性資料的存取、套疊、分析、 展示等功能，對擬定化災應變系統有
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-更有效率的助益。
參考文獻
1. Saaty, Thomas L., The Analytic Hierarchy Process, RWS Publications,
1990
2. 王淼，“地理資訊系統應用於化學災
害預防體系之研究”，成功大學測量 工程研究所碩士論文，1995
3. National Fire Protection Association, “National Fire Protection Guide. Fire Protection Guide on Hazardous Materials” 10th ed. Quincy, MA: 1991
4. 林玉青，”地理資訊系統在化災應變 系統負荷潛勢之應用研究”，國立台 灣大學環境工程研究所碩士論文， 2000。 圖 1 研究流程 圖 2 層級結構圖 GIS AHP 目標確立 研擬 評估準則 建立 層級架構 修正 問卷設計及發放 問卷回收及統計 計算權重 敏感度分析 評等 Rating 資料收集 圖形展示 腦力激盪 Expert Choice 資料疊圖 計算參數值 建立ERI 與ERI等級 一致性 檢定 不通過 目標確立 道路圖層 工廠圖層 醫療單位圖層 消防單位圖層 社區圖層 學校圖層 氣體擴散模式 資料庫建立 化災應變能力指標 ERI 化學品特性 災害範圍影響因子 設備負荷影響因子 敏感區位 物性 化性 醫療單位救災救護能力 消防隊救災救護能力 管理中心救災救護能力 住 宅 區 學 校 醫 療 院 所 化 學 品 儲 存 量 健 康 危 害 火 災 危 害 地理因子 救災救護設施 消 防 車 最 短 到 達 時 間 消 防 隊 支 援 能 力 醫 療 等 級 服務範圍 消 防 隊 服 務 範 圍 涵 蓋 率 醫 療 院 所 服 務 範 圍 涵 蓋 率 救 護 車 最 短 到 達 時 間 工廠 1 工廠 2 工廠 3 工廠 n Level 1 總目標 評估準則層 Level 2 次目標 評估準則層 Level 3 影響因子 評估準則層 Level 4 影響因子 評估準則層 Level 5 影響因子 評估準則層 Level 6 評估準則 參數層 參數 1 參數 2 參數 3 參數 4 參數 5 參數 6 參數 7 參數 8 參數 9~11 參數 12 參數 13 14 參數 15 16
