位于偏远、高安全级别或易发冲突地区的关键设施，越来越容易受到爆炸威胁。能源基地和海外基地通常在有限的场地上布置多个功能建筑。一旦遭到汽车炸弹、导弹袭击或无人机携带的爆炸物攻击，这种空间上高度集中的设施系统可能会遭受严重的结构损坏、人员伤亡、经济损失以及运营中断（U.s., 2008, Landucci et al., 2015, Schuldt and El-Rayes, 2018, Stewart et al., 2025, Mani and Goniewicz, 2024）。低成本且机动性强的无人机日益普及，进一步改变了设施所面临的风险环境（Yaacoub et al., 2020, Shapovalov et al., 2024, Skraparlis et al., 2024）。与传统地面爆炸源相比，无人机攻击可以从空中接近、从多个方向发起攻击、在不同高度引爆，并且能够以群体形式行动。这些特性使得爆炸效应的空间分布更加难以预测，也增加了设施之间出现相互破坏的可能性。
虽然无法完全避免爆炸威胁，但可以通过结构加固和布局规划等设施保护措施来减轻其后果（Schuldt and El-Rayes, 2018）。结构加固能够提升单个建筑的抵御能力，但往往需要更高的建设成本和更长的实施时间。而布局规划则是一种互补的规划手段。通过调整设施位置、保持适当的间距以及选择合适的建筑材料，决策者可以降低多个关键设施同时受损的概率（Schuldt et al., 2020）。然而，以安全为导向的布局规划也会带来权衡问题。较为分散的布局虽然可能减少爆炸造成的损害，但会降低可达性和运营效率；而强度更高的材料虽能增强抗爆性，却会增加建设成本。因此，在爆炸威胁下的设施安全规划是一个涉及安全、成本和运营效率的多目标决策问题。
在实际应用中，设施布局规划往往是在信息有限和时间紧迫的情况下进行的。因此，安全性能的评估往往被简化，布局方案通常依据经验或部分指标来评判。这就使得在不同威胁条件下难以对不同的布局方案进行一致的比较，尤其是在存在多个相互冲突的目标时。为此，需要一种能够将威胁效应与布局决策相联系的定量方法，以支持更可靠的安全规划。
本文旨在针对无人机携带的爆炸威胁，开发一种设施布局安全规划方法，以便量化设施可能遭受的损害，并在安全、建设成本和运营效率之间进行权衡时，生成可比较的布局方案。本研究的主要贡献如下：
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本研究将场地设施布局与安全规划相结合，具有重要的实际意义。
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针对无人机攻击的空中接近、多角度打击和群体攻击等特点，构建了专门用于评估无人机攻击爆炸效应的量化模型，以此判断设施可能遭受的损害程度。
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建立了多目标混合整数非线性规划模型，旨在最小化设施损失、降低建设成本并提升运营效率，该模型可用于优化设施布局和建筑材料的选择。
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采用NSGA-III算法来解决该模型，该模型和算法均通过案例研究得到了成功应用，证明了它们的可行性和有效性。
本文的其余结构如下：第2节回顾了关于爆炸威胁下设施布局优化的相关文献以及爆炸攻击的损害评估方法；第3节阐述问题描述；第4节介绍模型与方法，包括爆炸效应量化模型和多目标优化模型，并详细说明求解步骤；第5节通过案例研究验证所提模型的可行性和有效性；第6节总结研究结论并提出未来研究方向。
