應(yīng)急輔助決策系統(tǒng)

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. 1. 概述 　　現(xiàn)代社會(huì)中難免會(huì)出現(xiàn)各種各樣的突發(fā)事件,如各種自然災(zāi)害、人為事故等,這些事件通常會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的人員和財(cái)產(chǎn)損失。制定合理、有效的應(yīng)急預(yù)案可以在突發(fā)事件發(fā)生時(shí)快速地做出處理決策,減少事件帶來(lái)的危害。突發(fā)公共事件的處理時(shí)效性要求非常高,處理過(guò)程涉及大量的數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)既有屬性數(shù)據(jù)又有空間數(shù)據(jù)。GIS可以支持大數(shù)據(jù)量以及影像數(shù)據(jù),處理速度快,可靠性、穩(wěn)定性高,支持復(fù)雜的圖形符號(hào)等,因此,在應(yīng)急事件的處置中,離不開(kāi)GIS技術(shù)的有效支持。 　　空間地理信息是GIS的“血液”，是GIS系統(tǒng)發(fā)揮作用的基本保障，空間信息共享服務(wù)平臺(tái)是基于3S技術(shù)，深度開(kāi)發(fā)和利用空間信息，建設(shè)的服務(wù)于城市規(guī)劃、建設(shè)、管理，服務(wù)于政府、企業(yè)、公眾，服務(wù)于人口、資源環(huán)境、經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展的信息基礎(chǔ)設(shè)施和信息系統(tǒng)，其實(shí)質(zhì)是為信息資源基于統(tǒng)一的地理坐標(biāo)進(jìn)行整合、實(shí)現(xiàn)共享提供準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施。在空間信息基礎(chǔ)設(shè)施的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)和整合應(yīng)用各種信息資源，發(fā)揮信息集成的綜合效益，為城市管理、城市運(yùn)行和應(yīng)急指揮等政府職能提供基礎(chǔ)保障。 　　城市應(yīng)急輔助決策系統(tǒng)主要是借助于空間信息共享服務(wù)平臺(tái)、GIS、數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)，結(jié)合應(yīng)急預(yù)案、應(yīng)急處置知識(shí)庫(kù)、案例庫(kù)、以及事件信息、周邊環(huán)境信息，自動(dòng)生成應(yīng)急工作方案，并通過(guò)人機(jī)交互的方式進(jìn)行方案的調(diào)整，通過(guò)系統(tǒng)生成科學(xué)合理的工作方案，并檢驗(yàn)預(yù)案的合理性和有效性，以保證在突發(fā)事件發(fā)生時(shí)能夠迅速、有效地采取應(yīng)對(duì)措施，并為預(yù)案的完善提供支持。 　　2. 研究現(xiàn)狀 　　2.1 空間信息共享服務(wù) 　　空間信息是指與地球上空間位置有直接關(guān)系或間接關(guān)系的對(duì)象或現(xiàn)象的信息，也稱為地理信息，它所表達(dá)的是真實(shí)世界的特性?？臻g信息具有分布性、異構(gòu)性、復(fù)雜性等特點(diǎn)。 　　空間信息共享技術(shù)和GIS技術(shù)與應(yīng)用的發(fā)展息息相關(guān)，GIS技術(shù)的發(fā)展能明顯改善空間信息共享技術(shù)的方法與模式，GIS應(yīng)用的推廣和深入則相當(dāng)程度上決定了空間信息共享技術(shù)的需求和規(guī)模。從早期的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到目前的基于空間WEB服務(wù)互操作，空間信息共享技術(shù)經(jīng)歷了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、開(kāi)放文件格式、標(biāo)準(zhǔn)交換格式、應(yīng)用程序接口、空間數(shù)據(jù)庫(kù)和空間WEB服務(wù)集成幾個(gè)階段，隨著時(shí)間的推移、技術(shù)的演化和發(fā)展，基于這些空間互操作技術(shù)的空間信心共享能力和性能逐漸提高，從發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，基于WEB服務(wù)的空間共享技術(shù)是目前解決空間信息共享的核心。 　　2.2 應(yīng)急輔助決策 　　突發(fā)事件應(yīng)急的核心流程包括預(yù)防與應(yīng)急準(zhǔn)備、監(jiān)測(cè)與預(yù)警、應(yīng)急處置與救援、事后恢復(fù)與重建四個(gè)階段。突發(fā)事件應(yīng)急處置決策是整個(gè)應(yīng)急管理過(guò)程中關(guān)鍵的部分，因?yàn)閼?yīng)急決策的質(zhì)量往往直接關(guān)系到應(yīng)對(duì)行動(dòng)的效果和突發(fā)事件所形成的最終損失或影響程度。 　　目前突發(fā)事件應(yīng)急決策的研究主要集中在以下幾個(gè)方面： 　?。?）在應(yīng)急決策模型研究方面，一些學(xué)者借鑒其他領(lǐng)域的模型對(duì)突發(fā)事件決策進(jìn)行了研究：如愛(ài)爾蘭學(xué)者John Cosgrave在描述了突發(fā)事件決策問(wèn)題的特性的基礎(chǔ)上，運(yùn)用Vroom和Yetton的領(lǐng)導(dǎo)規(guī)范模型構(gòu)建了突發(fā)事件決策的理論模型，建議決策者依據(jù)決策問(wèn)題的特性，采用不同的授權(quán)程度對(duì)事件進(jìn)行決策。Kelian將軍事戰(zhàn)斗的經(jīng)驗(yàn)決策模型引入突發(fā)事件決策之中，允許下屬在充分理解任務(wù)和目標(biāo)的情況下，根據(jù)先前經(jīng)驗(yàn)對(duì)當(dāng)前環(huán)境進(jìn)行評(píng)估，依據(jù)經(jīng)驗(yàn)找出類似應(yīng)對(duì)做法，對(duì)決策行動(dòng)方案進(jìn)行修訂。 　?。?）在應(yīng)急決策方法研究方面，一些學(xué)者在對(duì)突發(fā)事件進(jìn)行研究時(shí)，利用應(yīng)用數(shù)學(xué)和風(fēng)險(xiǎn)管理領(lǐng)域的效用分析、敏感性分析、概率分析等方法，對(duì)突發(fā)事件的應(yīng)急決策進(jìn)行了分析：如Noel Pauwels等人運(yùn)用效用分析和敏感性分析方法對(duì)核泄漏事件發(fā)生后的撤退決策進(jìn)行了分析。Hiroyuki Tamura等人運(yùn)用決策樹(shù)分析方法對(duì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了分析。此外，一些學(xué)者運(yùn)用運(yùn)籌學(xué)的方法，對(duì)突發(fā)事件發(fā)生后的人員的疏散和撤退進(jìn)行了分析。從這些分析方法來(lái)看，它們主要基于經(jīng)典決策理論的基礎(chǔ)上，借用應(yīng)用數(shù)學(xué)或風(fēng)險(xiǎn)管理理論的方法，從成本和風(fēng)險(xiǎn)的角度對(duì)已有的決策進(jìn)行定性分析，解決某一具體突發(fā)事件爆發(fā)后的應(yīng)急決策問(wèn)題。 　?。?）在應(yīng)急決策模式研究方面，主要有基于統(tǒng)計(jì)分析的理性決策模式，注重實(shí)際環(huán)境約束的滿意決策模式，借助群體協(xié)商的漸進(jìn)決策模式?，F(xiàn)在常用的是G.A.Klein提出的RPD決策模式(Recognition-primed Decision Model)，他從自然災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)決策特點(diǎn)著手對(duì)應(yīng)急決策進(jìn)行研究，指出決策人在動(dòng)態(tài)環(huán)境中常根據(jù)其先前的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)當(dāng)前的環(huán)境做出評(píng)估，依據(jù)經(jīng)驗(yàn)找到類似的經(jīng)驗(yàn)做法，并根據(jù)決策環(huán)境中的相似性等條件做出決策。這種決策模式關(guān)注的是方案的可行性，決策的及時(shí)性和實(shí)施效果，是一種以認(rèn)知為主的決策模式，有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性。 　　近年來(lái)，針對(duì)某些具體領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用研究計(jì)算機(jī)應(yīng)急決策系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)成為了突發(fā)事件應(yīng)急決策系統(tǒng)研究的主流。突發(fā)危機(jī)應(yīng)急決策系統(tǒng)開(kāi)發(fā)情況綜述如下： 　　3. 應(yīng)急空間信息共享服務(wù)平臺(tái) 　　3.1 平臺(tái)構(gòu)成 　　應(yīng)急空間信息共享服務(wù)平臺(tái)的建設(shè)具體包括以下內(nèi)容： 　　1）建立統(tǒng)一的空間信息資源管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)遙感影像數(shù)據(jù)、矢量電子地圖數(shù)據(jù)、DEM數(shù)據(jù)、圖片數(shù)據(jù)、三維環(huán)視圖片（全景圖片）數(shù)據(jù)以及其他空間位置相關(guān)的基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)的入庫(kù)、更新和維護(hù)管理。 　　2）實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的可視化綜合空間信息資源展示。將遙感影像數(shù)據(jù)、矢量電子數(shù)據(jù)、DEM數(shù)據(jù)、地址數(shù)據(jù)、全景圖片數(shù)據(jù)以及其他與空間位置相關(guān)的多媒體數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的集成和充分展示，實(shí)現(xiàn)空間信息資源數(shù)據(jù)基本應(yīng)用展示。 　　3）建立統(tǒng)一的空間信息資源共享接口，主要是提供各種信息服務(wù)的接口，供各個(gè)委辦局的業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行接口集成，進(jìn)行地理信息的共享應(yīng)用。 　　3.2 應(yīng)急空間信息資源管理 　　(1) 應(yīng)急空間信息分類 　　從突發(fā)公共事件的定義與分類中，我們可以歸納出城市應(yīng)急信息資源的主要研究對(duì)象有：城市危險(xiǎn)源；城市自然災(zāi)害；城市重要機(jī)構(gòu)及場(chǎng)所；城市公共基礎(chǔ)設(shè)施；城市應(yīng)急救援力量；城市應(yīng)急救援設(shè)備設(shè)施。 　　根據(jù)應(yīng)急管理的業(yè)務(wù)需要，對(duì)以上信息進(jìn)行梳理，總結(jié)出如下應(yīng)急空間信息資源組織管理邏輯分類： 　　a)空間基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù) 　　空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)主要包括城市遙感影像地圖、數(shù)字高程模型、地址數(shù)據(jù)、以及數(shù)字線劃地圖。 　　b)應(yīng)急專題空間數(shù)據(jù) 　　應(yīng)急專題空間數(shù)據(jù)分為監(jiān)控目標(biāo)數(shù)據(jù)和救援力量數(shù)據(jù)兩大類。 　　(2) 基于Geodatabase的應(yīng)急空間信息組織管理 　　ESRI的Geodatabase地理數(shù)據(jù)庫(kù)模型是按照“地理數(shù)據(jù)庫(kù)—數(shù)據(jù)集—類”來(lái)組織GIS空間數(shù)據(jù)的，下圖是地理數(shù)據(jù)庫(kù)體系的數(shù)據(jù)組織模型圖： 　　應(yīng)急空間信息組織管理方案如下表所示： 　　3.3 空間信息數(shù)據(jù)和共享服務(wù) 　　(1)數(shù)據(jù)服務(wù) 　　空間地理信息數(shù)據(jù)服務(wù)包括以下幾種模式： 　　a)靜態(tài)的數(shù)據(jù)拷貝共享模式 　　靜態(tài)數(shù)據(jù)拷貝共享模式主要包括兩種方法：一種為將空間數(shù)據(jù)進(jìn)行打印輸出，另一種模式為指定范圍的空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為shp、dxf文件進(jìn)行輸出與共享。 　　b)動(dòng)態(tài)的地圖瀏覽共享模式 　　動(dòng)態(tài)的地圖瀏覽共享模式一般基于WMS協(xié)議的地圖數(shù)據(jù)發(fā)布、基于WFS協(xié)議的矢量數(shù)據(jù)發(fā)布、以及基于圖片服務(wù)的方式進(jìn)行發(fā)布。 　　c)在線的地理數(shù)據(jù)庫(kù)復(fù)制共享模式 　　基于從ArcGIS9.2開(kāi)始提供Geodatabase Replication數(shù)據(jù)服務(wù)方式，實(shí)現(xiàn)在兩個(gè)或者多個(gè)Geodatabase之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的復(fù)制與同步。 　　(2) 應(yīng)用服務(wù) 　　本方案中空間信息應(yīng)用服務(wù)接口基于OGC標(biāo)準(zhǔn)提供服務(wù)接口。 　　OGC服務(wù)接口中最重要的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)就是WMS、WFS接口服務(wù)規(guī)范,通過(guò)定義WMS、WFS規(guī)范，可以讓用戶通過(guò)瀏覽器用統(tǒng)一的方法訪問(wèn)滿足規(guī)范要求的地圖服務(wù)，而不必再考慮底層GIS的差異性。通過(guò)這些接口的組合應(yīng)用，我們就可以整合遠(yuǎn)程異質(zhì)數(shù)據(jù)源的地理信息，并生成一幅綜合的地圖，從而實(shí)現(xiàn)真正意義上的GIS應(yīng)用互操作，最終解決空間信息的數(shù)據(jù)和服務(wù)共享。 　　(3) 技術(shù)路線 　　ArcGIS Server是一個(gè)用于構(gòu)建集中管理、支持多用戶的企業(yè)級(jí)GIS應(yīng)用的平臺(tái)，,這些應(yīng)用程序可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)提供地理信息的服務(wù)。ArcGIS Server是一套后臺(tái)基于ArcObjects搭建的強(qiáng)大的B/S開(kāi)發(fā)工具。 　　本方案的空間數(shù)據(jù)和共享服務(wù)通過(guò)ArcGIS Server開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)集成開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的在線瀏覽、在線的Geodatabase replication，以及基于OGC標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用共享服務(wù)。同時(shí)為了提高數(shù)據(jù)發(fā)布的效率和速度，利用TileCache2.0技術(shù)，建立服務(wù)器端的圖片緩存。 　　4. 城市應(yīng)急輔助決策系統(tǒng) 　　4.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 　　城市應(yīng)急輔助決策系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示： 　　4.2 主要系統(tǒng)功能 　　(1) 空間信息資源共享接口 　　基于GML語(yǔ)言、或空間數(shù)據(jù)庫(kù)復(fù)制服務(wù)提供空間數(shù)據(jù)服務(wù)，或通過(guò)OGC應(yīng)用服務(wù)接口提供應(yīng)用服務(wù)，為集成推理模塊提供空間數(shù)據(jù)支持。 　　(2) 事件管理模塊 　　實(shí)現(xiàn)對(duì)有關(guān)突發(fā)事件的基本信息、進(jìn)展信息、處置信息、周邊環(huán)境信息的采集匯總，同時(shí)系統(tǒng)對(duì)報(bào)送信息中的事發(fā)時(shí)間、事發(fā)地點(diǎn)、報(bào)送單位等重要要素進(jìn)行檢查。 　　事件管理模塊中采集的各種現(xiàn)場(chǎng)信息，是應(yīng)急輔助決策系統(tǒng)的重要數(shù)據(jù)源。 　　(3) 模型庫(kù)管理維護(hù) 　　該系統(tǒng)由模型庫(kù)數(shù)據(jù)以及模型庫(kù)管理系統(tǒng)構(gòu)成，模型庫(kù)用來(lái)存放模型，模型庫(kù)管理系統(tǒng)主要有兩方面的功能，一是類似數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的靜態(tài)管理功能，二是模型的動(dòng)態(tài)管理。 　　(4) 案例庫(kù)管理維護(hù) 　　案例庫(kù)管理維護(hù)模塊將歷史的典型案例按照案例結(jié)構(gòu)化的方式進(jìn)行存儲(chǔ)管理，方便案例的檢索推理，案例的結(jié)構(gòu)化表示結(jié)構(gòu)如下： 　　案例庫(kù)管理維護(hù)包括案例的增加、結(jié)構(gòu)化表達(dá)、刪除、修改、檢索等功能。 　　(5) 知識(shí)庫(kù)管理維護(hù) 　　知識(shí)庫(kù)管理維護(hù)模塊將應(yīng)急事件處置知識(shí)按照規(guī)則結(jié)構(gòu)化表達(dá)的方式進(jìn)行存儲(chǔ)管理，方便知識(shí)的檢索，知識(shí)的結(jié)構(gòu)化表示結(jié)構(gòu)如下： 　　知識(shí)庫(kù)管理維護(hù)包括知識(shí)的增加、結(jié)構(gòu)化表達(dá)、刪除、修改、檢索等功能。 　　(6) 預(yù)案庫(kù)管理維護(hù) 　　提供應(yīng)急管理機(jī)構(gòu)應(yīng)急預(yù)案的數(shù)字化管理，按照需要方便地查看預(yù)案啟動(dòng)條件、應(yīng)急組織結(jié)構(gòu)、應(yīng)急響應(yīng)流程、信息報(bào)告流程、應(yīng)急保障資源等信息。 　　預(yù)案庫(kù)管理維護(hù)包括預(yù)案的增加、結(jié)構(gòu)化表達(dá)、刪除、修改、檢索等功能。 　　(7) 集成推理模塊 　　集成推理模塊綜合各方面的信息，尤其是案例庫(kù)中的資源支持情況（資源類型、調(diào)度范圍半徑、資源數(shù)量等），通過(guò)空間疊加分析、最短路徑分析、最大覆蓋范圍分析，得出合理的資源調(diào)度方案。 　　集成推理模塊主要功能包括案例智能檢索匹配、空間分析、模型匹配、結(jié)果修正整合、案例保留等功能。 　　該模塊的功能組成及關(guān)系如下圖： 　　(8) 決策方案生成模塊 　　對(duì)生成的各種備選方案及選擇條件信息進(jìn)行展示，并可將方案輸出為用戶可理解的通用文檔格式。 　　5. 結(jié)語(yǔ) 　　基于空間信息共享的城市應(yīng)急輔助決策系統(tǒng)在東方正通若干個(gè)應(yīng)急平臺(tái)中得到了廣泛的應(yīng)用，取得了較好的效果 .