城市公共安全應急決策支持系統(tǒng)框架研究

1、收稿日期 :2008-11-04作者簡介 :朱 偉 (1978- , 男 , 江西南昌人 , 北京城市系統(tǒng)工程研究中心副研究員 , 主要從事城市安全研究 。2008年 12月 第 30卷 專輯三峽大學學報 (人文社會科學版 Journal of China Three Gorges University (Hu manities &Social Sciences Dec . 2008Vol 130 Special sec .城市公共安全應急決策支持系統(tǒng)框架研究朱 偉(北京市城市系統(tǒng)工程研究中心 , 北京 100089摘 要 :隨著經(jīng)濟的發(fā)展 , 突發(fā)事故的頻率和后果損失都呈現(xiàn)急劇上漲的

2、趨勢 。針對城市公共安全應急決 策需求 , 圍繞決策支持系統(tǒng)的定義 、 功能 、 系統(tǒng)設(shè)計等方面展開探討 ; 結(jié)合災害事故監(jiān)測技術(shù) 、 模擬預測技術(shù)和GI S 技術(shù) , 討論了該系統(tǒng)與城市公共安全體制的融合機制問題 , 并提出了一種快速 、 支持系統(tǒng)的總體框架 ; 為城市災害信息的科學管理 , 各種災害分析模擬 , 技術(shù)支持 , , 效的輔助手段 。關(guān)鍵詞 :公共安全 ; 應急 ; 決策支持 ; 中圖分類號 :X 913. 4:A :1672-6219(2008 專輯 -0014-03 、 資源 、 環(huán)境 、 災、 相互依賴 、 相互制約所 構(gòu)成的復雜空間地域系統(tǒng) 。隨著社會經(jīng)濟體系的發(fā) 展

3、, 城市系統(tǒng)復雜性也隨之增加 , 其表現(xiàn)之一就是城 市災害事故頻頻發(fā)生 。城市突發(fā)性事故不僅對個人 、 群體和組織的正?；顒訕?gòu)成了巨大威脅 , 而且使得城 市公共安全面臨空前的挑戰(zhàn) 。例如 , 紐約世貿(mào)大廈的 坍塌就引發(fā)了全球思考 。建立城市公共安全應急決 策支持系統(tǒng) , 實現(xiàn)城市公共安全保障 , 對于某一地區(qū) 乃至整個國家的經(jīng)濟發(fā)展與政治穩(wěn)定都具有重大的 現(xiàn)實意義 。在國際上 , 發(fā)達國家近年來在公共安全方面做了 大量的投入 , 特別注重跨領(lǐng)域 、 跨部門的一體化應急 技術(shù)體系的研發(fā) 。歐美等國已經(jīng)成功地利用先進的 應急技術(shù)與裝備武裝了本國的公共安全保障體系 , 并有超前的災害研究和完善事故

4、預防機制方面的研究 ,形成了一整套較為完備的災害應急防御體系 。例如 ,美國政府建立了 “ 國家應急反應系統(tǒng) ” , 將指揮 、 響應 、 救援技術(shù)系統(tǒng)整合為國家綜合應急聯(lián)動技術(shù)體系 , 確 保在危機發(fā)生后能迅速提供優(yōu)化決策與快速救援 。 我國在公共安全部分領(lǐng)域利用已有技術(shù)初步建立了 監(jiān)測預警系統(tǒng) , 但在計劃經(jīng)濟體制影響下形成的分部門 、 分災種的城市應急模式 , 還缺乏統(tǒng)一協(xié)調(diào)的應急 指揮系統(tǒng) 。 在 2004年制定的國家中長期科技發(fā)展規(guī)劃 (20062020年 中 , 建國 50多年來首次將公共安 全列為重點研究專題 。開展應急技術(shù)科技攻關(guān) , 為建 立健全公共安全應急技術(shù)體系 、 充分

5、發(fā)揮應急預案在 預防和應對突發(fā)公共事件中的指導作用提供科技支 撐 , 是建立我國強大的公共安全保障體系 、 實現(xiàn)公共 安全總體形勢根本好轉(zhuǎn)的有效途徑 。本論文針對城市公共安全應急決策需求 , 首先圍 繞決策支持系統(tǒng)的定義 、 功能 、 系統(tǒng)設(shè)計等方面展開 探討 ; 然后結(jié)合災害事故監(jiān)測技術(shù) 、 模擬預測技術(shù)和 GI S 技術(shù) , 探討了該系統(tǒng)與城市公共安全體制的融合機制問題 , 并提出了一種快速 、 高效構(gòu)建城市應急輔 助決策支持系統(tǒng)的總體框架 。一 、 決策支持系統(tǒng)的理論分析及模型決策 支 持 系 統(tǒng) (DSS 的 定 義 。決 策 支 持 系 統(tǒng) (DSS 的定義有很多 , 但普遍認為 D

6、SS 是一個交互式 的 、靈活的 、 可修改的 、 基于計算機技術(shù)的信息系統(tǒng) , 開發(fā)用于幫助識別和解決復雜的戰(zhàn)略管理問題 , 從而 提高決策水平 。 DSS 應用數(shù)據(jù)和模型 , 提供一個簡單的 、 人性化界面 , 能夠結(jié)合決策者的個人見解 。通常 , 決策支持系統(tǒng) DSS 包括多種多樣的模型 、 數(shù)據(jù)庫和評 價工具 , 結(jié)合在圖形化界面 (G U I 下 , 使用地理信息系 統(tǒng) (GI S 提供的空間數(shù)據(jù)管理功能實現(xiàn)的功能 。41決策支持系統(tǒng)實現(xiàn)的功能 。 DSS 應實現(xiàn)的功能 :一是 DSS 必須能夠處理不隨時間變化的和隨時間變 化的數(shù)據(jù) 。 二是 DSS 模型應該包括能夠估計事故影 響和

7、后果的數(shù)學模型和經(jīng)驗法則 , 并能優(yōu)化資源配 置 。 三是模型應該包括根據(jù)事故特點采取何種恰當 應急行動的經(jīng)驗法則 。四是模型必須能夠在獲取有 限信息的情況下運行 , 應該考慮數(shù)據(jù)隨時間的變化 。 五是模型應該包括實施撤離預案的數(shù)學模型和運算 法則 。 六是數(shù)據(jù)庫應該能夠從外部資料或其他數(shù)據(jù) 庫獲取信息 , 例如從國外相應機構(gòu)獲取特定類型事故 的間接經(jīng)驗 。七是 DSS 的人機界面 (HM I 應該是人 性化的 , 不需要輸入大量的數(shù)據(jù) 。八是為了描述空間 數(shù)據(jù) , 系統(tǒng)的 G U I 應該是基于 GI S 的 。九是系統(tǒng)應該 利用遠程協(xié)助 、 網(wǎng)絡(luò) 、 通信等領(lǐng)域的新技術(shù) 。系統(tǒng)設(shè)計 。 決

8、策支持系統(tǒng) (DSS 由以下幾個結(jié)構(gòu) 單元組成 。 模型如圖 1所示 。數(shù)據(jù)庫 :所需的全部數(shù)據(jù) 。模型 :、 息系統(tǒng) (GI S 。圖 1 決策支持系統(tǒng) (DSS 模型數(shù)據(jù)庫 。 數(shù)據(jù)庫具有雙重作用 , 一方面 , 數(shù)據(jù)系 統(tǒng)編譯和存儲了一些操作型數(shù)據(jù) , 比如公路網(wǎng)絡(luò)和運 輸設(shè)備方面的詳細信息 ; 另一方面 , 數(shù)據(jù)庫也是一個 應用軟件之間存儲和交換數(shù)據(jù)的公共平臺 。數(shù)據(jù)庫包括 DSS 運行所需的全部數(shù)據(jù) , 可分為兩類 :(a 不隨 事故演化而改變的靜態(tài)和歷史數(shù)據(jù) , 例如交通網(wǎng)絡(luò) , 工廠平面圖和裝置布置圖等 ; (b 隨時間改變的動態(tài) 數(shù)據(jù) , 如事故特征 , 環(huán)境條件 , 應急單位

9、的位置等 。模型庫 。 根據(jù)應用的領(lǐng)域和問題特征選擇模型 庫里合適的模型 。 模型包含以下類型的數(shù)學模型 、 規(guī) 則和算法 :一是估算事故影響和演化的模型 。這類模 型用于評估以下問題 :給出危險物質(zhì)的類型 , 天氣和 環(huán)境條件 , 設(shè)備的特點 (如果事故發(fā)生在固定設(shè)備附 近 , 事故發(fā)生處周圍區(qū)域的特點 (例如人口密度 、 環(huán)境敏感區(qū)域 、 與鄰近工廠的距離 、 交通狀況等 , 確定 影響區(qū)域 、 事故嚴重度 , 預測事故的演變情況 。二是 為了確定最優(yōu)疏散方案 , 建立數(shù)學模型解決以下問 題 :給定疏散區(qū)域的人口分布 , 一系列備選疏散目的 地 , 公路網(wǎng)絡(luò)的布局和容量 , 可用的交通工具

10、 , 確定人 員疏散的目的地 , 確定疏散路線以及每條路線的交通 容量 , 詳細說明最適宜的信號裝置和交通管制方案以 減少疏散時間 。地理信息系統(tǒng) (GI S 。地理信息系統(tǒng) (GI S 是以 地理空間數(shù)據(jù)為基礎(chǔ) , 以圖形 、 圖像等媒介為載體 , 在 計算機軟硬件的支持下 , 對空間數(shù)據(jù)進行采集 、 管理 、 操作 、 模擬 、 分析和顯示 , , GI , 包括了所有必 。 GI S 與中心數(shù)據(jù)庫 、 繪圖 。圖形化界面 (G U I :G U I 是 Graphical U ser I nter 2face 的簡稱 , 即圖形化界面 , 應急決策者通過 G U I 輸入 、 獲取 、

11、分析 、 管理 GI S 提供的信息 。GI S 的不足之處 :一是由于技術(shù)上的限制 (有限的運算速度和數(shù)據(jù)庫規(guī)模 GI S 不能實時提供解決方案 。 數(shù)據(jù)庫的規(guī)模特別是阻礙 GI S 操作人員在適合決策 的時間內(nèi)解決基本的空間問題 。例如 , 用于 GI S 的簡 單結(jié)構(gòu)化查詢語言 (S QL 至少需要 5分鐘畫出一張地 圖 。 對于實時疏散顯然時間太長了 。二是應急管理 者忙于緊迫的疏散和決策問題 , 而這些本應該是決策 支持系統(tǒng)去做的 。 舉例來說 , 許多災難場景決策是關(guān) 于資源配置 , 如電 、 氣和水的效能保持 , 應急服務(wù)資源如公安機關(guān) 、 消防部門和醫(yī)療部門的分配 。這些資源

12、的配置通過無線電通信就可完成 。顯然 , 將來 GI S 對 于實時監(jiān)測運輸路線是很有幫助的 。三是應急決策 支持系統(tǒng)的設(shè)計沒有考慮應急管理人員在應急情況 下的要求 。 特別是在此情況下更需要時間分辨率而 不是空間分辨率 。 例如 , 應急管理者更關(guān)注于人員和 車輛的大致移動 , 而不是空間的精確性和高的空間分 辨率 。 四是不熟悉 GI S 的應急管理人員在決策過程 中不能將其潛能充分發(fā)揮出來 。仍然有這樣一種想 法存在 :GI S 的功能僅僅是提供地圖 , 勝于構(gòu)建和分析 空間模型 。二 、 系統(tǒng)與城市公共安全體制的融合城市公共安全體制主要包括城市各種減災主體 的內(nèi)部以及相互之間的關(guān)系和運

13、行機制 。當前的城51市公共安全體制在機構(gòu)設(shè)置 、 信息交流方面都處于一 種分散和條塊分割的混亂狀態(tài) 。單專業(yè) 、 單方向上的 管理體制 , 已經(jīng)對城市公共安全產(chǎn)生了消極影響 。 目前城市中的公安 、 消防 、 交警 、 衛(wèi)生 、 環(huán)保等應 急救援機構(gòu)是相對獨立運作的 , 雖然發(fā)生災害或事故 時 , 可以相互支援 , 但沒有形成聯(lián)動機制 , 也沒有統(tǒng)一 的資源共享機制 。 如發(fā)生任何事故 , 都是由相關(guān)部門 收集災情 , 需要其他部門配合時 , 要報告政府部門 , 經(jīng) 過市政府對事故進行初步評估后 , 再下達統(tǒng)一行動的 指令 。 顯然這種模式會造成應急時間的延誤 , 不適應 現(xiàn)代化應急救援的要

14、求 。建立應急救援聯(lián)動機制是今后城市公共安全工 作的必然趨勢 , 因此建立城市公共安全應急決策支持 系統(tǒng)正是順應這一發(fā)展趨勢 。應急決策支持系統(tǒng)與 城市公共安全體制之間融合的關(guān)鍵在于城市應急救 援聯(lián)動機制的形成 ;常運行 ,三 、 圖 2 應急決策支持系統(tǒng)框架應急決策支持系統(tǒng)融合了多學科領(lǐng)域的理論和 技術(shù)手段 , 運用系統(tǒng)工程方法 , 將 DSS 技術(shù) 、 GI S 技術(shù) 、 事故模擬預測技術(shù)融為一體 , 為應急管理決策提供有 效的決策方案 。輔助決策系統(tǒng)將應急決策模型庫和 城市危險源管理模塊結(jié)合到 GI S 平臺上 , 實現(xiàn)查詢管 理 、 事故動態(tài)模擬仿真 、 事故應急決策支持等功能 , 系

15、 統(tǒng)建設(shè)的總體框架見圖 2。整個應急決策支持系統(tǒng)可以采取模塊化設(shè)計 , 在 模型管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上 , 結(jié)合 GI S 軟件開發(fā)平臺 , 將 事故模擬預測模型 、 應急預案 、 應急調(diào)度決策模型和 人群疏散模型郵寄結(jié)合起來 , 建立城市重大事故應急 決策仿真模型 , 實現(xiàn)各個環(huán)節(jié)的空間決策模擬 。五 、 結(jié)論針對城市突發(fā)事故下的應急決策應急平臺的建 設(shè)問題 , 本文首先分析了決策支持系統(tǒng)模型 , 并且對 、 模型庫和 GI S, 兩者融合的關(guān)鍵之處在于城市應急救援聯(lián) 動機制的形成 。最后 , 提出了一種快速構(gòu)建城市空間數(shù)據(jù)庫的技 術(shù)方案 , 為城市災害信息的科學管理 , 各種災害分析 模擬 ,

16、公共安全規(guī)劃以及應急決策支持提供技術(shù)支 持 , 從而為有效提高突發(fā)性城市公共安全應急的效率 和響應速度 , 為城市公共安全的應急工作提供了有效 的輔助手段 。參考文獻 :1 譚允禎 , 商巖冬 . 化工事故致因的研究 J .化學安全與環(huán)境 , 2007, 20(3 .2 Kiranoudis C T, Kourni otis S P, Christ olisM , et al . An Operati onal Centre f orManagingMaj or Che m ical I ndustrialAccidentsJ .Journal of HazardousMaterials, 2002, A89:141161.3 NOAA /EPA.N ati onal O ceanic and A t mospheric A dm inistrati on (NOAA and Envir onmental Pr otecti on Agency (EP A , 2002. 4 Paul H. Martin, Eugene J. Le Boeuf, Edsel B. Daniel, et al . Devel 2 opment of a GI S -based Sp ill Manage ment I nfor mati on Syste m J . Journal