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決策支持工具幫助沿海地區(qū)找到水位傳感器的理想位置
來源:作者:Joshua Stewart,佐治亞理工學(xué)院 發(fā)表于 2023/5/16

這張佐治亞州查塔姆縣的地圖顯示了新水位傳感器的潛在位置。紅點(diǎn)表示僅使用兩個(gè)傳統(tǒng)指標(biāo)確定的位置:填補(bǔ)網(wǎng)絡(luò)中的空白和減少由網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍有限引起的不確定性。綠點(diǎn)顯示使用Iris Tien優(yōu)化工具的潛在位置,該工具還考慮了洪水的可能性,關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的暴露風(fēng)險(xiǎn)和社會脆弱性指標(biāo)等其他因素。


隨著氣候變化導(dǎo)致海平面上升和更強(qiáng)大的風(fēng)暴,沿海社區(qū)越來越多地轉(zhuǎn)向傳感器網(wǎng)絡(luò)來跟蹤水位。這些傳感器正變得越來越便宜,功能越來越強(qiáng)大,可以幫助官員預(yù)測洪水風(fēng)險(xiǎn)并在緊急情況下做出反應(yīng)。


佐治亞理工學(xué)院研究人員開發(fā)的工具可以幫助充分利用這些網(wǎng)絡(luò),確定水位傳感器的理想位置,以大限度地為應(yīng)急管理人員提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。


在佐治亞州查塔姆縣的一個(gè)測試案例中,土木工程師Iris Tien開發(fā)的方法將29,000個(gè)潛在的傳感器位置減少到381個(gè)。因此,官員們可以利用他們的專業(yè)知識和歷史知識來選擇在這些地方安裝傳感器的位置。


“我們希望確保整合當(dāng)?shù)氐膶I(yè)知識,”土木與環(huán)境工程學(xué)院威廉姆斯家族副教授Tien說。“我認(rèn)為研究中經(jīng)常缺少的是,有特定的當(dāng)?shù)刂R可以為項(xiàng)目和解決方案增加價(jià)值。這是我們合作過程的一部分:這些人已經(jīng)看到了社區(qū)的洪水,并且知道傳感器在哪里可能有益。


Tien剛剛與博士生Jorge-Mario Lozano和實(shí)習(xí)生Akhil Chavan在《通信地球與環(huán)境》雜志上發(fā)表了該工具的詳細(xì)信息。Tien強(qiáng)調(diào),這種方法適用于任何沿海社區(qū)。代碼和說明作為他們研究的一部分免費(fèi)提供。


查塔姆縣應(yīng)急管理局、薩凡納市和佐治亞理工學(xué)院多年來一直在低成本海平面?zhèn)鞲衅黜?xiàng)目上合作,為應(yīng)急計(jì)劃和響應(yīng)提供實(shí)時(shí)信息。隨著傳感器網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)大,該團(tuán)隊(duì)選擇了位置來填補(bǔ)數(shù)據(jù)空白,并試圖減少網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍有限造成的不確定性。但他們想知道是否有更有效的方法。


“我們一直在根據(jù)我們認(rèn)為可能好的地方以臨時(shí)的方式放置這些傳感器,”Tien說!霸谖覀兊挠懻撝,我們開始思考,也許有一種方法可以讓這件事更加量化,更加嚴(yán)格,并在做出這些決定時(shí)包括具體因素。


隨著研究小組深入研究傳感器網(wǎng)絡(luò)放置,他們發(fā)現(xiàn)評估通常只考慮了海平面?zhèn)鞲衅鲌F(tuán)隊(duì)已經(jīng)考慮的相同空白填補(bǔ)和不確定性問題。


Tien的工具在微積分中添加了其他關(guān)鍵組件:基于聯(lián)邦洪水?dāng)?shù)據(jù)的不同地區(qū)發(fā)生洪水的可能性;醫(yī)院、學(xué)校、發(fā)電站等關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的潛在風(fēng)險(xiǎn);以及旨在解釋受洪水影響人群的社會脆弱性指標(biāo)。


“這個(gè)項(xiàng)目的首要目標(biāo)實(shí)際上是三個(gè)字:提高社區(qū)的復(fù)原力。這讓我們想到了一個(gè)問題,即什么可以幫助我們提高社區(qū)的復(fù)原力,“田說!捌渲性S多事件不成比例地影響了更脆弱的人群。因此,重要的是,我們要將其納入分析,以解決歷史上投資不足或歷史上被邊緣化的社區(qū),這些社區(qū)沒有得到他們需要的關(guān)注,以增強(qiáng)對這些類型事件的適應(yīng)能力。


在查塔姆縣,應(yīng)急規(guī)劃人員創(chuàng)建了一個(gè)損害評估優(yōu)先指數(shù),該指數(shù)結(jié)合了社會經(jīng)濟(jì)和社會脆弱性指標(biāo),以幫助確定應(yīng)對工作的優(yōu)先級。它著眼于貧困線以下的家庭、失業(yè)人口、社區(qū)中租房者居住的房屋數(shù)量、多單元住房和移動房屋等。


Tien的團(tuán)隊(duì)在評估中使用該指數(shù)以及查塔姆官員確定的關(guān)鍵設(shè)施類型。Tien說,在其他社區(qū),變量可能略有不同 - 可能是不同的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施或不同的優(yōu)先人群 - 但該工具很容易進(jìn)行調(diào)整以考慮當(dāng)?shù)匦枨蟆6宜恍枰罅康挠?jì)算能力;它可以在臺式計(jì)算機(jī)上運(yùn)行。


“我們生活在一個(gè)資源有限的世界。購買傳感器、安裝和維護(hù)傳感器的資金并不有限。我們希望提供做出更明智,更有效決策的方法,“Tien說!斑@種方法使規(guī)劃者能夠更有效地利用資源來監(jiān)控他們關(guān)心的事情,并幫助建立這些特定地點(diǎn)或人群的復(fù)原力。

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