城市公共安全应急决策支持系统框架研究

1、收稿日期 :2008-11-04作者简介 :朱 伟 (1978- , 男 , 江西南昌人 , 北京城市系统工程研究中心副研究员 , 主要从事城市安全研究 。2008年 12月 第 30卷 专辑三峡大学学报 (人文社会科学版 Journal of China Three Gorges University (Hu manities &Social Sciences Dec . 2008Vol 130 Special sec .城市公共安全应急决策支持系统框架研究朱 伟(北京市城市系统工程研究中心 , 北京 100089摘 要 :随着经济的发展 , 突发事故的频率和后果损失都呈现急剧上涨的

2、趋势 。针对城市公共安全应急决 策需求 , 围绕决策支持系统的定义 、 功能 、 系统设计等方面展开探讨 ; 结合灾害事故监测技术 、 模拟预测技术和GI S 技术 , 讨论了该系统与城市公共安全体制的融合机制问题 , 并提出了一种快速 、 支持系统的总体框架 ; 为城市灾害信息的科学管理 , 各种灾害分析模拟 , 技术支持 , , 效的辅助手段 。关键词 :公共安全 ; 应急 ; 决策支持 ; 中图分类号 :X 913. 4:A :1672-6219(2008 专辑 -0014-03 、 资源 、 环境 、 灾、 相互依赖 、 相互制约所 构成的复杂空间地域系统 。随着社会经济体系的发 展

3、, 城市系统复杂性也随之增加 , 其表现之一就是城 市灾害事故频频发生 。城市突发性事故不仅对个人 、 群体和组织的正常活动构成了巨大威胁 , 而且使得城 市公共安全面临空前的挑战 。例如 , 纽约世贸大厦的 坍塌就引发了全球思考 。建立城市公共安全应急决 策支持系统 , 实现城市公共安全保障 , 对于某一地区 乃至整个国家的经济发展与政治稳定都具有重大的 现实意义 。在国际上 , 发达国家近年来在公共安全方面做了 大量的投入 , 特别注重跨领域 、 跨部门的一体化应急 技术体系的研发 。欧美等国已经成功地利用先进的 应急技术与装备武装了本国的公共安全保障体系 , 并有超前的灾害研究和完善事故

4、预防机制方面的研究 ,形成了一整套较为完备的灾害应急防御体系 。例如 ,美国政府建立了 “ 国家应急反应系统 ” , 将指挥 、 响应 、 救援技术系统整合为国家综合应急联动技术体系 , 确 保在危机发生后能迅速提供优化决策与快速救援 。 我国在公共安全部分领域利用已有技术初步建立了 监测预警系统 , 但在计划经济体制影响下形成的分部门 、 分灾种的城市应急模式 , 还缺乏统一协调的应急 指挥系统 。 在 2004年制定的国家中长期科技发展规划 (20062020年 中 , 建国 50多年来首次将公共安 全列为重点研究专题 。开展应急技术科技攻关 , 为建 立健全公共安全应急技术体系 、 充分

5、发挥应急预案在 预防和应对突发公共事件中的指导作用提供科技支 撑 , 是建立我国强大的公共安全保障体系 、 实现公共 安全总体形势根本好转的有效途径 。本论文针对城市公共安全应急决策需求 , 首先围 绕决策支持系统的定义 、 功能 、 系统设计等方面展开 探讨 ; 然后结合灾害事故监测技术 、 模拟预测技术和 GI S 技术 , 探讨了该系统与城市公共安全体制的融合机制问题 , 并提出了一种快速 、 高效构建城市应急辅 助决策支持系统的总体框架 。一 、 决策支持系统的理论分析及模型决策 支 持 系 统 (DSS 的 定 义 。决 策 支 持 系 统 (DSS 的定义有很多 , 但普遍认为 D

6、SS 是一个交互式 的 、灵活的 、 可修改的 、 基于计算机技术的信息系统 , 开发用于帮助识别和解决复杂的战略管理问题 , 从而 提高决策水平 。 DSS 应用数据和模型 , 提供一个简单的 、 人性化界面 , 能够结合决策者的个人见解 。通常 , 决策支持系统 DSS 包括多种多样的模型 、 数据库和评 价工具 , 结合在图形化界面 (G U I 下 , 使用地理信息系 统 (GI S 提供的空间数据管理功能实现的功能 。41决策支持系统实现的功能 。 DSS 应实现的功能 :一是 DSS 必须能够处理不随时间变化的和随时间变 化的数据 。 二是 DSS 模型应该包括能够估计事故影 响和

7、后果的数学模型和经验法则 , 并能优化资源配 置 。 三是模型应该包括根据事故特点采取何种恰当 应急行动的经验法则 。四是模型必须能够在获取有 限信息的情况下运行 , 应该考虑数据随时间的变化 。 五是模型应该包括实施撤离预案的数学模型和运算 法则 。 六是数据库应该能够从外部资料或其他数据 库获取信息 , 例如从国外相应机构获取特定类型事故 的间接经验 。七是 DSS 的人机界面 (HM I 应该是人 性化的 , 不需要输入大量的数据 。八是为了描述空间 数据 , 系统的 G U I 应该是基于 GI S 的 。九是系统应该 利用远程协助 、 网络 、 通信等领域的新技术 。系统设计 。 决

8、策支持系统 (DSS 由以下几个结构 单元组成 。 模型如图 1所示 。数据库 :所需的全部数据 。模型 :、 息系统 (GI S 。图 1 决策支持系统 (DSS 模型数据库 。 数据库具有双重作用 , 一方面 , 数据系 统编译和存储了一些操作型数据 , 比如公路网络和运 输设备方面的详细信息 ; 另一方面 , 数据库也是一个 应用软件之间存储和交换数据的公共平台 。数据库包括 DSS 运行所需的全部数据 , 可分为两类 :(a 不随 事故演化而改变的静态和历史数据 , 例如交通网络 , 工厂平面图和装置布置图等 ; (b 随时间改变的动态 数据 , 如事故特征 , 环境条件 , 应急单位

9、的位置等 。模型库 。 根据应用的领域和问题特征选择模型 库里合适的模型 。 模型包含以下类型的数学模型 、 规 则和算法 :一是估算事故影响和演化的模型 。这类模 型用于评估以下问题 :给出危险物质的类型 , 天气和 环境条件 , 设备的特点 (如果事故发生在固定设备附 近 , 事故发生处周围区域的特点 (例如人口密度 、 环境敏感区域 、 与邻近工厂的距离 、 交通状况等 , 确定 影响区域 、 事故严重度 , 预测事故的演变情况 。二是 为了确定最优疏散方案 , 建立数学模型解决以下问 题 :给定疏散区域的人口分布 , 一系列备选疏散目的 地 , 公路网络的布局和容量 , 可用的交通工具

10、 , 确定人 员疏散的目的地 , 确定疏散路线以及每条路线的交通 容量 , 详细说明最适宜的信号装置和交通管制方案以 减少疏散时间 。地理信息系统 (GI S 。地理信息系统 (GI S 是以 地理空间数据为基础 , 以图形 、 图像等媒介为载体 , 在 计算机软硬件的支持下 , 对空间数据进行采集 、 管理 、 操作 、 模拟 、 分析和显示 , , GI , 包括了所有必 。 GI S 与中心数据库 、 绘图 。图形化界面 (G U I :G U I 是 Graphical U ser I nter 2face 的简称 , 即图形化界面 , 应急决策者通过 G U I 输入 、 获取 、

11、分析 、 管理 GI S 提供的信息 。GI S 的不足之处 :一是由于技术上的限制 (有限的运算速度和数据库规模 GI S 不能实时提供解决方案 。 数据库的规模特别是阻碍 GI S 操作人员在适合决策 的时间内解决基本的空间问题 。例如 , 用于 GI S 的简 单结构化查询语言 (S QL 至少需要 5分钟画出一张地 图 。 对于实时疏散显然时间太长了 。二是应急管理 者忙于紧迫的疏散和决策问题 , 而这些本应该是决策 支持系统去做的 。 举例来说 , 许多灾难场景决策是关 于资源配置 , 如电 、 气和水的效能保持 , 应急服务资源如公安机关 、 消防部门和医疗部门的分配 。这些资源

12、的配置通过无线电通信就可完成 。显然 , 将来 GI S 对 于实时监测运输路线是很有帮助的 。三是应急决策 支持系统的设计没有考虑应急管理人员在应急情况 下的要求 。 特别是在此情况下更需要时间分辨率而 不是空间分辨率 。 例如 , 应急管理者更关注于人员和 车辆的大致移动 , 而不是空间的精确性和高的空间分 辨率 。 四是不熟悉 GI S 的应急管理人员在决策过程 中不能将其潜能充分发挥出来 。仍然有这样一种想 法存在 :GI S 的功能仅仅是提供地图 , 胜于构建和分析 空间模型 。二 、 系统与城市公共安全体制的融合城市公共安全体制主要包括城市各种减灾主体 的内部以及相互之间的关系和运

13、行机制 。当前的城51市公共安全体制在机构设置 、 信息交流方面都处于一 种分散和条块分割的混乱状态 。单专业 、 单方向上的 管理体制 , 已经对城市公共安全产生了消极影响 。 目前城市中的公安 、 消防 、 交警 、 卫生 、 环保等应 急救援机构是相对独立运作的 , 虽然发生灾害或事故 时 , 可以相互支援 , 但没有形成联动机制 , 也没有统一 的资源共享机制 。 如发生任何事故 , 都是由相关部门 收集灾情 , 需要其他部门配合时 , 要报告政府部门 , 经 过市政府对事故进行初步评估后 , 再下达统一行动的 指令 。 显然这种模式会造成应急时间的延误 , 不适应 现代化应急救援的要

14、求 。建立应急救援联动机制是今后城市公共安全工 作的必然趋势 , 因此建立城市公共安全应急决策支持 系统正是顺应这一发展趋势 。应急决策支持系统与 城市公共安全体制之间融合的关键在于城市应急救 援联动机制的形成 ;常运行 ,三 、 图 2 应急决策支持系统框架应急决策支持系统融合了多学科领域的理论和 技术手段 , 运用系统工程方法 , 将 DSS 技术 、 GI S 技术 、 事故模拟预测技术融为一体 , 为应急管理决策提供有 效的决策方案 。辅助决策系统将应急决策模型库和 城市危险源管理模块结合到 GI S 平台上 , 实现查询管 理 、 事故动态模拟仿真 、 事故应急决策支持等功能 , 系

15、 统建设的总体框架见图 2。整个应急决策支持系统可以采取模块化设计 , 在 模型管理系统的基础上 , 结合 GI S 软件开发平台 , 将 事故模拟预测模型 、 应急预案 、 应急调度决策模型和 人群疏散模型邮寄结合起来 , 建立城市重大事故应急 决策仿真模型 , 实现各个环节的空间决策模拟 。五 、 结论针对城市突发事故下的应急决策应急平台的建 设问题 , 本文首先分析了决策支持系统模型 , 并且对 、 模型库和 GI S, 两者融合的关键之处在于城市应急救援联 动机制的形成 。最后 , 提出了一种快速构建城市空间数据库的技 术方案 , 为城市灾害信息的科学管理 , 各种灾害分析 模拟 ,

16、公共安全规划以及应急决策支持提供技术支 持 , 从而为有效提高突发性城市公共安全应急的效率 和响应速度 , 为城市公共安全的应急工作提供了有效 的辅助手段 。参考文献 :1 谭允祯 , 商岩冬 . 化工事故致因的研究 J .化学安全与环境 , 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