基于多屬性匹配的突發事件應急管理決策模型

單 虎，丁 帥，楊善林

(合肥工業大學管理學院，安徽 合肥 230009)

1 引言

近二十年來，世界各國都面臨著自然災害肆虐、地區局勢緊張、恐怖組織活躍、資源爭奪困境等諸多困擾，影響國家主權穩定、社會和諧發展的突發事件日益頻發，并已經逐漸演變成世界各國政府需要重點應對的關鍵問題［1-2］。在我國，由農村征地補償、城市建設與拆遷安置、國有企業改革改制、勞資糾紛引發的重慶萬州事件、浙江瑞安事件、甘肅隴南事件、四川廣安事件等一系列重大突發事件接連發生，嚴重威脅到社會的安定與和諧，并給國家帶了巨大的經濟損失和惡劣的國際影響。以2008年6月發生在貴州翁安的群體性事件為例，該事件直接導致翁安縣委、縣政府、縣公安局等被燒毀辦公室160 多間，被燒毀警車等交通工具42 輛，不同程度受傷150 余人，并造成直接經濟損失1600 多萬元。因此，在發生重大突發事件時，如何有效干預和控制突發事件的發生與演化，及時制定有效的危機處理和應急救援策略，也給我國的各級行政管理部門和科學工作者提出了巨大挑戰。

作為管理科學領域的前沿研究課題，突發事件應急管理正在從傳統的面向單部門、單災種的單一管理模式向全生命周期的綜合應急管理方向發展，需要綜合應用信息、物理、人文、經濟等相關學科的先進理論與方法，形成一套較為完整的突發事件應急管理科學與理論方法體系［3-4］。在現階段，利用信息技術改進落后的應急管理計算與計量方式、構建突發事件的全方位立體監測網絡，已經成為各級各地區政府部門積極應對突發事件的一種有效手段。先進信息技術的應用為突發事件應急管理決策提供了海量、實時、動態的各類支撐數據，對于決策者分析救援現場實時狀況與事態演變也具有實際意義。

在突發事件應急管理過程中，面向多方協作的資源選擇與救援決策是一項復雜但尤為重要的工作。針對這一問題，本文建立了一種突發事件應急管理決策模型，利用救援需求與多方救援力量的多屬性匹配建模與求解，以獲得有效的危機處理和應急救援策略。

2 突發事件應急數據預處理方法

實施突發事件應急管理離不開應急管理數據的支撐，甚至直接關系到災難控制和應急救援的成敗。近年來，我國的各級政府部門已經逐漸認識到增強突發事件中的危機控制和救援協調能力對維護經濟社會穩定運行的重要性和迫切性，積極采取先進信息技術手段搭建突發事件預警與應急指揮系統、基于GIS 的公共危機事件應急管理系統、數字化城市智能控制系統等各類突發事件應急管理平臺，使得政府應急管理部門在突發事件應急管理決策過程中，采取實時監測、報表統計、經驗預測等方法獲得的客觀量化數據和采取專家經驗分析、群決策等方式獲得的主觀定性評價交織在一起，為政府快速制定應急預案提供強大的數據支持［5］。突發事件數據采集手段的多樣性與科學性為決策者提供了更為詳實的數據支持，保證了突發事件態勢預測、救援和災后重建的精確性，但同時也給應急管理決策者提出了更高的信息處理要求。

在獲得與突發事件相關的應急管理數據時，應急管理決策者需要在最短的時間內分析多源海量動態數據，挖掘有利于應急決策的有用信息，并提出切實有效的干預或控制方案。而事實上，由于應急管理決策模型及工具的缺乏，專業背景不強的決策者很難在短時間內消化大量的應急管理數據，也就無法充分掌握突發事件與應急救援的完整態勢，仍然只能采取“拍腦袋式”的決策方案制定過程。隨著信息技術的不斷發展，高靈敏度/高精度探測裝置、物聯網系統、云計算系統已經逐漸被應用于突發事件應急管理過程，突發事件現場可以被利用的數據更加體現出多量綱、多模態、不確定、海量動態等特征。

信度分配函數是一種基于概率分布的不確定性數據表達形式，經常被應用于多量綱或者定性定量數據混合背景下的決策問題［6］。

定義1:假設Ω={H1，…，HN}是統一識別框架，Hn(n=1，…，N)是決策等級的完備集，A 是?的子集，則信度分配函數m 滿足:m(Ω)≥0，m (A)∈［0，1］且∑A?Ωm (A)=1。

經基于效用或規則的數據一致性轉換后，原始數據被統一轉換為只包含單基焦元的信度分配函數，定義如下。

定義2:假設βn和βΩ是分配到單基焦元Hn和Ω 上的信度，且滿足則單基信度分配函數m={(Hn，βn)，(Ω，βΩ)，n=1，…，N}。

對突發事件應急管理決策而言，采取危機現場數據采集、應急預案整理或區域內應急資源統計等方式匯集的客觀量化數據可以通過構建基于統一識別框架的分段效用函數，并進行數據投影的方式進行轉換。而各類主觀定性評價(如決策者態勢預測、主觀排序等)則需依托效用等價原理，進行從原識別框架向統一識別框架下的效用映射，從而將多源、多量綱的原始應急管理數據統一轉換為定義4 所示的信度分配函數。

信度分配函數雖然適用于定性定量信息的一致性處理，但在進行突發事件救援需求與救援能力描述時，無法給出較為精確的度量值，計算結果不夠直觀，也不利于匹配算法的實現。因此，我們可以利用定義5 所示的效用模型，將與應急決策相關的不確定信度分配函數進行量化。

定義3:假設Ω 是統一識別框架，m 是Ω 上的證據，| m| 表示m 的單基焦元數，u (Hn)(n=1，…，N)是決策等級的效用函數，則證據m的效 用 值 為:

在突發事件應急管理過程中，效用值是以決策專家的現狀為基礎的精神感受值，是對精確測量數據與專家主觀認識的有機融合，可以更為合理地反映出突發事件的實際狀況。從突發事件發生到政府有序開展危機處理和應急救援，期間存在情報分析期，需要決策者全面調查現場信息及相關的救援數據，進而制定更為準確、可靠的應急決策。上述基于信度分配函數的應急管理數據預處理機制能有效縮短政府應急管理的情報分析期，使決策者能夠充分利用信息技術手段采集和分析多源多類型的應急管理數據，為盡快制定危機處理和應急救援方案爭取到了極為寶貴的時間。

3 突發事件應急管理決策模型

20 世紀90年代以來我國社會經濟結構進入快速轉型期，用工矛盾、土地糾紛、醫患矛盾等各類社會矛盾交織在一起，群體性突發事件頻發且呈逐年上升態勢，已經成為執政者維護社會穩定、保障社會和諧面臨的一大難題。突發事件應急管理是以突發事件的事態評估為依據、以政府或社會應急力量為救援主體、以“挽救人員生命，降低財產損失，防止危險演變”為應急管理第一要務的動態決策過程。政府決策者利用所掌握的多源海量數據資源，判定突發事件的類型、事態、救援需求及可調用的多方救援能力，并結合應急預案盡快制定應急管理決策。

在國務院頒布的《關于實施國家突發公共事件總體應急預案的決定》中指出，突發事件主要分為自然災害、事故災害、公共衛生事件和社會安全事件。對于任一類型的突發事件，應急救援成功的關鍵是上下級政府部門、同級各相關職能部門以及社會力量與政府機構之間都應該形成通暢的信息交互機制，及時通報或交換各自獲得的事故現場信息與救援資源信息，以實現對救援需求和救援能力的準確把握以及二者的綜合匹配情況。

突發事件應急管理的救援需求主要是指在發生突發事件時，完成救援任務所需的人力、物資、設備和資金等多方面的資源需求。與之相對應的，突發事件應急救援能力則是指可以被決策者統籌調度的政府或社會資源。本文所建立的突發事件應急管理決策模型，是一種基于救援需求與救援能力多屬性匹配的決策模型。

我們首先假設:①在已有的突發事件應急管理系統中，規定區域內與自然災害、事故災害、公共衛生事件和社會安全事件等突發事件相關的救援需求與救援能力數據，可以在突發事件發生前或發生后較短時間內完成匯總;②同一類型突發事件的救援需求與救援能力擁有一致的屬性集。

令突發事件A 的救援需求RA={ra1，…，rax}，救援能力QA={qa1，…，qax}，rax(1 ≤x ≤X)和qax(1 ≤x ≤X)皆是以定義2 形式存在的應急管理數據，MCRA={mcr1，…，mcrX}是與資源匹配相關的特征集。

定義4:假設mcrx(1 ≤x ≤X)={風險喜好，風險厭惡，常量}∈MCRA是與突發事件屬性ax相關的匹配特征，則:①若an是風險喜好型，則救援成功的概率會隨著資源的增加而不斷加大，且增速加快(凹函數);②若ax是風險厭惡型，則救援成功的概率會隨著資源的增加而不斷加大，但增速遞減(凸函數);③若an是常量型，則表示救援成功必須滿足規定的資源量，但救援成功率與資源量的增減無關。

在應對具有較大破壞力或社會影響的突發事件時，政府救援能力QA并非形成于某單個救援力量，而是來自于救援多方的通力配合(區域內資源整合、區域間資源調度或社會資源征用等)。如在2008年5月12日的汶川地震發生后，國務院啟動了地震應急一級預案，國家地震局、武警、衛生以及各地方政府都在第一時間派出應急救援隊趕赴地震災區，大量的民間社團、企業單位和個人也紛紛組成救援小組參與到地震災區的應急救援中，為拯救災區患難群眾做出了突出貢獻。因此，對于突發事件，如何及時提供救援需求與多方救援能力間的最優匹配策略，給出切實可行的多方應急救援資源調配方案，對于降低情報分析期時間、增強應急救援概率具有至關重要的意義。

對同一屬性上的救援需求，多個救援力量可能皆滿足救援需要，但由于地域背景、救援代價、救援效率的不同，在進行資源匹配時，不應該同等對待。因此，我們使用衰減因子τx，t用以區分具有類似能力的救援力量間差異。一般來說，救援地域越復雜、救援代價越高、救援效率越低下，則衰減因子越高;反之，則衰減因子越低。在此基礎上，進一步給出突發事件應急管理資源匹配度的概念。

定義5:假設mdx是突發事件A 在屬性ax上的匹配程度，rax是救援需求的期望數據，qax，t是救援力量t 的實際數據，u (rax)和u (qax，t)是對應效用值，τx，t是衰減因子，如果匹配特征mcrx=:①“風險喜好”，匹配度mdx，t=eu(qax，t)(1-τx，t)/u(rax);②“風險厭惡”，e-1］;③“常量”，mdx，t=1-τx，t。

由于應急管理信息來源的多樣性以及突發事件現場的動態性，如何依據突發事件現場需求快速定位可以被利用的各方救援力量是完成救援任務的重中之重。對一些破壞性較大、事故現場復雜的突發事件而言，應急管理決策模型應該從各方救援力量中選擇匹配度較高的救援資源，提出一條最優的突發事件救援策略，實現對各方救援資源的合理調配，保證救援能力最大化。對于某具體的突發事件，若DA是其對應的有效救援策略，當且僅當任一屬性上的匹配度皆大于1。在此基礎上，給出面向突發事件的有效救援策略生成算法，用于支持突發事件應急管理決策模型求解。

應急管理決策是政府在公共危機狀態下緊急應對突發事件問題的一系列處理決定，需要政府盡快制定區域內救援資源的整體最優調度方案，及時實施人員搜救、抑制態勢惡化。應急決策與處置是城市突發事件應急管理決策的重要環節，需要實施應急數據采集、救援力量調研、應急管理決策、城市救援方案形成、救援控制與協調等一系列過程。在實踐中，當獲得事故現場及救援力量的相關數據時，調用算法1 即可為決策者提供最優的應急救援策略，其中包括危機處理和應急救援需求中每種必須資源的最佳選擇方案及匹配情況，為決策者或政府管理部門快速制定救援方案提供科學決策支持。

4 算例分析

惡性群體事件是指由某種社會矛盾引發，特定群體或非特定群體聚眾實施抗議游行、暴力抗法、阻礙交通、破壞公共設施甚至打砸搶等惡意行為的突發事件。現階段我國正處于社會經濟結構轉型期，惡性群體事件層出不窮，如何及時有效應對突發的惡性群體事件是擺在當前政府管理者面前的一道難題。在發生惡性群體事件時，政府部門需要首先分析相應的危機處理和應急救援需求，合理調配管理區域及鄰近區域內的暴力控制、醫療、交通、消防等各部門救援力量，實施惡性群體事件的緊急干預與控制。本文以該類型突發事件為研究背景，設計算例驗證文中提出的模型及算法。

假設某省會城市在夜間發生了一起惡性群體事件，具有以下特征:參與人數眾多(＞200 人)，在人口密集區域實施打砸搶等惡性破壞活動，嚴重危害社會治安，導致市政機關遭受沖擊、許多市民受到不同程度的創傷、大量店鋪及居民住房被焚毀。為了及時拯救傷員、維持社會秩序并防止事態擴大，政府部門預計了完成此次突發事件控制與救援任務，在人力、物資和設備等方面提出如下需求:人力:150 名防暴隊員(a1)，300名警察(a2)，100 名交警(a3)，200 名醫護人員(a4);物資:礦泉水少量(a5)，食品少量(a6)，救災帳篷10 頂(a7)，應急信號燈3 個(a8);設備:消防車15 臺 (a9)，大型照明設備18 套(a10)，押運車輛30 部 (a11)，救護車輛30 部(a12)，調度車5 部(a13)。

以防暴隊員為例，簡單介紹應急管理數據的轉換過程。令該省會城市政府部門在已制定的突發事件應急預案中，將突發事件的緊急程度分為{一般，較大，重大，特別重大}，各等級通常要調動的防暴隊員數目為{10，70，130，200}。則該次事件中所需的“150 名防暴隊員”，將被轉換為ra1={(Hn，βn，1)，n=1，…，5}，其中:β1，1=β2，1=0，β3，1=(200-150)/ (200-130)=0.7143，β4，1=1-β3，1=0.2857。

類似的，計算屬性a2-a13上的救援需求信度分配函數及救援需求期望值。通過調閱本市各轄區及相鄰城市共享的突發事件應急管理預案，結合各相關職能部門的現場數據統計匯總，以行政管理區域為單位，得到表1 所列的可供緊急調配的各屬性資源量。依據各救援力量抵達該次惡性群體事件突發現場的預計時間，以及他們在本市以往發生的突發事件救援過程中的救援效率、救援能力及準點率等綜合情況，得到與各救援力量相關的衰減因子τ (見表1)。計算各救援力量在a1-a13上的應急管理數據，進而利用效用模型求得可供緊急調配救援資源的效用值(圖1a)。

表1 各救援力量的應急管理數據及衰減因子

圖1 各救援力量的實際效用值及各屬性匹配度

根據各屬性在群體惡性事件中的實際救援效能，設定人力和設備資源中屬性a1～a4和a9～a13的匹配特征為“風險喜好”，物資資源a5～a8則為“風險厭惡”。基于定義5，即可得到各救援力量與救援需求在各屬性上的匹配度，如圖2b 所示。從中不難發現，屬性a5～a7可以通過某單一力量完成救援，而其他屬性則無法一次性得到滿足，需要從多個救援力量中同時調配救援資源。

運用算法1 以效用累計方式計算最佳組合救援方案的策略，我們得到了面向該省會城市群體惡性事件的有效救援策略M，見表2。

表2 有效應急救援策略

5 結論

采用科學的應急管理決策方法，明確突發事件現場在人員、物資、設備和資金等方面的危機處理和應急救援需求，及時發掘可調用的、滿足實際需要且效用最優的政府或社會救援力量，對于提高重大突發事件的救援成功率具有實際意義。以不確定理論為基礎，本文建立了一種新穎的突發事件應急管理決策模型，分析了多類型突發事件應急管理數據的形式化方法，設計了救援需求與多方救援能力的多屬性匹配方法，并研究了有效應急救援策略的生成算法。相信該模型的提出對于提升政府職能部門的應急反應能力、增強突發事件應急管理的科學性與準確性具有一定的現實意義。

云計算、物聯網、三網融合、海量數據挖掘技術的發展與創新，為突發事件應急管理研究提供了新的契機。因此，在未來的研究工作中，我們將從新信息技術對突發事件應急管理的影響分析入手，嘗試應用管理科學中的多目標動態調度與優化、復雜大群體決策、行為決策理論等，建立云計算環境下的突發事件應急管理決策及優化模型，并研究開發具有多源海量數據分析及處理能力的突發事件應急管理決策支持系統。

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