突發事件多目標動態應急決策研究綜述

[電子科技大學 成都 610054]

突發事件多目標動態應急決策研究綜述

□彭怡鄔文帥寇綱趙洪舉盧燕群徐艷麗孫巧利[電子科技大學 成都 610054]

近年來自然災害、事故災難、公共衛生和社會安全等領域的突發公共事件頻繁發生，不僅造成了嚴重的經濟損失，而且奪走了數以億計的生命，對全人類的生存和生活構成了嚴重的威脅。加強對突發事件應急決策的研究，不斷提高政府預防和處置突發事件的能力，做好社會管理工作，是關系公眾安危及國家安全的大事。主要從復雜數據類型的存儲、分析、集成研究，突發事件信息管理系統研究，多目標動態應急決策研究三方面介紹了突發事件應急決策研究的狀況，并闡述了其發展趨勢。

突發事件；多目標決策；應急管理；信息管理

引言

我國是各類災害頻繁發生的國家之一，近年來隨著國家和社會的發展，因突發事件造成的人員傷亡和經濟損失顯現出日益加重的趨勢，加強突發事件應急體系建設，不斷提高政府預防和處置突發事件的能力是關系公眾安危和國家安全的重要課題[1]。根據我國國家突發事件總體應急預案的定義，突發事件指突然發生，造成或者可能造成重大人員傷亡、財產損失、生態環境破壞和嚴重社會危害，危及公共安全的緊急事件，主要分為四類：自然災害，事故災難，公共衛生和社會安全事件。具有發生不確定性，發展途徑和演變規律的不確知性，災害和危機程度難以預計，常規防治手段失效等特征[2]。突發事件經常伴隨著次生和衍生事件，并且多個突發事件會耦合在一起形成事件鏈。因此，突發事件應急決策是一個開放的復雜巨系統，具有多主體、多因素、多尺度、多變性的特征[3]，涉及管理科學、信息科學、工程科學與生命科學等多學科領域，是典型的跨層次、跨部門和綜合性很強的問題，需要不同學科間開拓、交叉、滲透與融合[4]。如果能對各類突發事件做到早發現、早報告、早處置，將極大地提高我們預防和處置這些事件的能力。

信息是科學決策的前提基礎，隨著信息技術的發展和進步，通過對突發事件信息及時、全面地匯集、預測、預警和正確決策能極大地減少突發事件帶來的傷亡和損失[5]。災害事件相關信息具有海量、分散、多樣和復雜的特征，需要現代化的信息系統對其進行采集、存儲、分析和管理。信息系統對輸入的大量原始數據進行處理、分析和匯總，為用戶提供從簡單查詢到決策支持等多層次的信息服務，對突發事件的預防、應急處置和管理有著非常重要的作用。應急響應速度與事故后果的嚴重程度密切相關[6]，與之相應的動態應急決策問題則表現為各階段的信息整合、分析和決策支持問題。突發事件的發生、發展、蔓延等一系列復雜演變過程，是構建多階段動態應急決策模型的出發點。因此，如何實現動態應急決策，從而達到期望的動態決策效果，是一項需要長期關注和研究的重點內容。在非常規突發事件應急管理及災難救助領域，基于“以人為本”的思想，我國從中央到地方各級政府均在積極建立突發公共事件預案，力求在重大事件發生時做出迅速有力的反應，避免人民生命安全與社會財富的重大損失。

一、突發事件應急決策研究

突發事件應急管理是指對突發事件進行預警、控制和處理的整體活動和制度安排[7]，是一個全面綜合的系統管理[8～10]，具體涉及到信息科學、決策科學、心理學以及管理學等學科理論和內容，是新興的多學科交叉研究領域[11,12]。目前國內外相關研究主要集中在以下三方面：

（1）復雜數據類型的存儲、分析以及集成研究；

（2）突發事件信息管理系統研究；

（3）突發事件多目標動態決策研究。

（一）復雜數據類型的存儲、分析和集成研究

突發事件涉及到海量的異構數據，對復雜數據類型（如文本、Web、多媒體、圖像）的存儲、訪問、操作和分析在計算機科學、信息系統、人工智能等領域已經有了相當的研究基礎，主要集中在：數據庫系統的設計與開發、數據倉庫的構建、數據庫的訪問和查詢、以及復雜數據類型的數據挖掘。

面向對象數據庫和對象關系數據庫是處理復雜結構數據的主要方法。這兩類數據庫把復雜數據組織成類，然后按等級，再次分類，實現對復雜數據有效的存儲和訪問[13]。數據庫領域，尤其是高級數據庫系統，對復雜數據類型的有效存儲、整合、索引和訪問已經有了廣泛的研究[14～16]。在對海量的復雜數據進行基本分析方面，數據倉庫和聯機分析處理（OLAP）是目前較為成熟的技術。數據倉庫把歷史的、異構的數據源圍繞既定的主題進行集成，為決策者提供多方位的查詢功能[17]。

高級數據庫系統、數據倉庫和OLAP工具實現了復雜數據類型的有效存儲、訪問和一些描述性操作（如匯總、切片、分層等）。在此基礎之上，數據挖掘、模型識別、人工智能等領域對如何從復雜數據庫中發現隱含的模式和客觀規律展開了大量的研究。文本挖掘對文本數據進行關聯分析、分類和聚類[18]；空間挖掘從地理空間數據庫中發現空間關聯，對空間對象進行分類，預測空間維的變化和趨勢[19]；多媒體挖掘考慮相似搜索、關聯、分類和預測[20]；Web挖掘搜索Web結構，對Web文檔進行分類，以及挖掘Web日志[21]。國內學者關于數據挖掘方法在突發事件管理中研究有預警分析模型[22,23]、應急救援機構選址[24]、物資儲備庫的區域劃分[25]，旅游突發事件預測[26]等。

結合以上計算機技術能夠實現突發事件海量異構數據的智能分析、有效集成等需求，這是構建信息管理系統的關鍵問題之一，將這些技術引入突發事件的動態應急決策中，給決策主體提供數據支撐。

（二）突發事件信息管理系統研究

突發事件具有突發性、公共性和破壞性，影響范圍廣泛[27]，其預備、預防、響應、恢復與重建需要各級政府、企事業單位、社會團體、民間組織和公民個體緊密合作[28]，因此突發事件信息管理系統研究一般是在國家的領導和資助下開展。美國和歐盟的突發事件信息管理系統研究已有了階段性成果。

美國國土安全部于2004年3月頒布了國家突發事件管理系統（National Incident Management System（NIMS））。突發事件信息管理是NIMS中的一個重要組成部分。NIMS從基本概念和原則、管理特征、組織機構和運作三個方面對突發事件的信息管理制訂了規范。其中“基本概念和原則”對突發事件信息管理應遵循的過程和基本要求（如可靠性、可量測性、可互通性等）進行描述；“管理特征”則指出突發事件信息管理要標準化、制定法規、形成共同協議和實施必要的培訓；“組織機構和運作”具體規定了信息在突發事件管理過程中的收集、傳遞、分析、加密和共享的關鍵事項。

同年9月，歐盟委員會資助的災害和突發事件開放式系統（Open Advanced System for disaster &emergency management（OASIS））研究，其目的是為各級突發事件應急處置機構提供決策支持。OASIS從數據、模型、知識、以及可視化四個方面對突發事件的決策支持進行研究。數據決策支持從處理海量的突發事件數據入手，為決策者提供基本的數據分析功能。模型決策支持運用仿真和最優化方法分別對突發事件的預測和應急響應方案的選取進行研究。知識決策支持主要研究專家經驗、領域知識等相關信息的收集、表達、管理和利用?？梢暬瘺Q策支持集中在規劃、數據分析、響應方案選擇的可視化研究。

我國于2005年1月26日通過了《國家突發公共事件總體應急預案》[29]。應急預案對突發事件中的信息發布、匯總、報告和管理做出了相應規定[30]。我國各地各部門在一些專業領域，如防洪、地震、森林火災、公安等，已經建立了應急信息管理系統，這些系統發揮了重要的應急救災作用。國內學者對突發事件信息管理系統的重要性[31]、管理機制[32]、系統框架與性能[33,34]、技術體系[35]等方面進行了研究。此外，在突發事件應急能力評估[36]、開源信息處理[37,38]、事件預警分級模型[39]、資源布局評估[40,41]、決策支持系統[42,43]等方向也展開了一系列研究。當突發事件發生后如何幫助決策主體在第一時間獲取事件相關信息，把握整體形勢，尋找應急方案并做出科學決策是研究的重點問題。信息是應急決策的依據，應急績效很大程度上取決于信息的及時搜集、傳播和利用，信息管理系統是整個應急體系建設的重要基礎[44]?，F有突發事件管理系統的研究主要針對總體框架、規范、管理機制、系統設計等，多平臺的突發事件異構數據整合模式、突發事件信息智能分析的標準化過程以及相應的決策支持模型還有待進一步研究。

另一方面，我國在構建突發事件應急管理系統時有一個指導思想，這就是預防與應急相結合、常態與非常態相結合[31]，要求在平時加強各類基礎信息的收集整理和各類危險信息的預測預警，在戰時充分利用已有信息、對事件現場采集的信息進行快速有效的整合和分析，才能實現科學決策和高效處置。目前我國應急信息系統大多存在“平戰分離”的問題，服務于日常管理工作的信息系統缺乏應急管理機制，而為應急建設的信息系統缺乏日常信息集成、分析和維護功能，在關鍵時刻難以發揮作用[44]。要做到應急信息管理的平戰結合，就需要應急系統能夠根據突發事件的重要性和緊迫性對突發應急信息其進行區分，為不同等級的突發事件提供滿足不同時延要求的區分服務，滿足不同突發事件對信息傳輸時延的不同要求。

現有突發事件管理系統的研究主要針對總體框架、規范、管理機制、系統設計等，對于多平臺的突發事件異構數據整合模式以及突發事件信息智能分析的標準化過程和相應的決策支持模型還有待進一步研究。

（三）多目標動態應急決策研究

在決策過程中如果只考慮單個目標，稱為單目標決策；如果需要考慮多個目標的滿足程度，則是多目標決策問題。多目標決策是對兩個或多個通常相互矛盾的目標進行科學評估，然后從備選方案中選取最佳方案的決策過程[45]。要同時滿足多個相互矛盾的目標是很難的，因此多目標決策實質上是在滿足約束條件的前提下，尋求多個目標間的妥協，這個過程也稱多目標最優化[46]。

正如應急管理專家Tufekci和Wallace所言：應急管理本質上是一個復雜的多目標優化問題[47]。突發事件具有復雜多變的演化規律，傳統決策理論無法解決多目標動態應急決策問題。伴隨現代計算機技術與計算能力的發展，多目標決策研究方法和技術也取得了較大的進展，將這一理論運用在突發事件的應急管理之中則是近期逐步形成的研究熱點。國外與之相關的研究主要集中于風險管理和運籌學領域的效用分析和敏感性分析，如Noel Pauwels等人運用效用分析和敏感性分析方法分析了核泄漏事件發生后的撤退決策選擇。Hiroyuki Tamura等人運用決策樹分析方法對災害風險進行了分析[48]。國內的研究成果包括：依據突發事件發生發展變化的特征，進行多層次多階段機理分析[49]；運用模糊聚類方法研究突發事件中應急物資分類問題[50]；運用層次網絡方法和突發事件鏈概念應對突發事件應急管理；將多層次知識需求概念框架和供給方法運用到應對突發事件應急管理，探討多層次知識的決策支持系統的實現方法[51]等。

二、發展趨勢

針對突發事件的應急決策的研究已初具基礎，但仍缺乏對以下問題的深入研究：

1.突發事件多源異構數據的整合方法研究。隨著網絡技術的發展，網絡越來越成為突發事件緊急信息的主要傳播渠道，加劇了信息來源的多樣性和復雜性，為應急系統的實時智能分析和提供科學決策支持造成了極大的阻礙，必須運用數據整合技術將來源多樣、形式各異的非結構化數據整合成統一數據結構供計算機輔助決策使用；

2.支持信息智能分析的多目標動態決策模型研究。根據突發事件危害程度的不同，其應急分析和決策對響應時效也有不同的要求，應急決策需要實時信息配合科學的決策方法，以提高應急決策效率和效果。目前國內外應急管理研究中支持信息智能分析的數據挖掘機制和模型的相關研究尚不夠完善；

3.突發事件動態應急決策方法研究。突發事件以及在突發事件信息傳播過程中產生的動態應急決策涉及信息整合、智能分析與科學決策等問題，重點應圍繞提高決策效率和準確率來展開。突發事件具有多主體、多階段、復雜多變的特性，目前傳統決策理論還不能解決這一問題，因此有必要研究突發事件動態應急決策方法。讓信息服務于應急決策，借助計算機技術依據信息的變化輔助決策，選擇最佳預案，優化決策，提高應對突發事件的響應效率和處置能力。目前這方面的研究尚處于起步階段。

三、結束語

突發事件應急決策研究的目標是為應對各類突發事件提供科學理論支撐，提高國家應急管理體系的科學性。本研究從多目標動態決策方法角度探索應急決策理論，綜合運用現代數據庫技術、多目標決策理論和動態優化技術，通過多學科交叉，形成基于突發事件的多目標動態應急決策理論體系，進一步豐富和完善應急決策理論與方法。災害事件信息管理框架有助于加快我國針對災害事件和各類突發公共事件的信息化體系建設，加強災害事件的預警水平，提高災害發生時的迅速反應能力，降低災害事件造成的損失，保障公眾的生命財產安全，災害事件信息管理框架為災害發生后的信息收集、處理、整合、數據挖掘、決策和應急救災的執行工作提供科學依據和支持。多目標動態決策和知識提取技術，整合災害事件相關數據，建立災害事件信息管理系統，為災害事件的信息收集、存儲、傳輸、處理、挖掘、知識獲取和應急救災的執行工作提供決策支持和幫助。

加強對突發事件信息的管理、共享和利用，達到提高對突發事件防治、管理和應對效率的目的，增強對突發事件的應急決策水平，做好社會管理工作，完善公共安全體系，建立健全的安全監管機制，完善應急管理體制，促進社會和諧。

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Review of Research on Multi-Criteria Dynamic Emergency Decision-Making of Emergency

PENG Yi WU Wen-shuai KOU Gang ZHAO Hong-ju LU Yan-qun XU Yan-li SUN Qiao-li
(University of Electronic Science and Technology of China Chengdu 610054 China)

In recently years, public emergencies such as natural disasters, accidents disasters, public sanitation and social security occured frequently, which not only caused serious economic losses, but also claimed hundreds of millions of lives, furthermore, caused a serious threat on human survival and lives.It is important to strengthen the research on emergency decision-making, advance the government's ability of preventing and handling emergencies, and help do well in social management, which are essential items related to public safety and national security.This paper introduces emergency decision-making research situation from three aspects researches on storage, analysis, and integration of complex data types, emergency information management system,and multi-criteria dynamic emergency decision-making, as well as describes its development trend.

emergency; multi-criteria decision-making; emergency management; information management

D523

A

1008-8105(2011)02-0037-05

2011?02?25

國家自然科學基金(70901011); 教育部人文社科項目(10YJC630163); 中央高?；究蒲袠I務費專項資金資助.

彭怡（1975?）女，博士，電子科技大學經濟與管理學院副教授；鄔文帥（1986?）男，電子科技大學經濟與管理學院碩士研究生；寇綱（1975?）男，博士，電子科技大學經濟與管理學院教授.

編輯 何 婧