基于多属性匹配的突发事件应急管理决策模型

单 虎，丁 帅，杨善林

(合肥工业大学管理学院，安徽 合肥 230009)

1 引言

近二十年来，世界各国都面临着自然灾害肆虐、地区局势紧张、恐怖组织活跃、资源争夺困境等诸多困扰，影响国家主权稳定、社会和谐发展的突发事件日益频发，并已经逐渐演变成世界各国政府需要重点应对的关键问题［1-2］。在我国，由农村征地补偿、城市建设与拆迁安置、国有企业改革改制、劳资纠纷引发的重庆万州事件、浙江瑞安事件、甘肃陇南事件、四川广安事件等一系列重大突发事件接连发生，严重威胁到社会的安定与和谐，并给国家带了巨大的经济损失和恶劣的国际影响。以2008年6月发生在贵州翁安的群体性事件为例，该事件直接导致翁安县委、县政府、县公安局等被烧毁办公室160 多间，被烧毁警车等交通工具42 辆，不同程度受伤150 余人，并造成直接经济损失1600 多万元。因此，在发生重大突发事件时，如何有效干预和控制突发事件的发生与演化，及时制定有效的危机处理和应急救援策略，也给我国的各级行政管理部门和科学工作者提出了巨大挑战。

作为管理科学领域的前沿研究课题，突发事件应急管理正在从传统的面向单部门、单灾种的单一管理模式向全生命周期的综合应急管理方向发展，需要综合应用信息、物理、人文、经济等相关学科的先进理论与方法，形成一套较为完整的突发事件应急管理科学与理论方法体系［3-4］。在现阶段，利用信息技术改进落后的应急管理计算与计量方式、构建突发事件的全方位立体监测网络，已经成为各级各地区政府部门积极应对突发事件的一种有效手段。先进信息技术的应用为突发事件应急管理决策提供了海量、实时、动态的各类支撑数据，对于决策者分析救援现场实时状况与事态演变也具有实际意义。

在突发事件应急管理过程中，面向多方协作的资源选择与救援决策是一项复杂但尤为重要的工作。针对这一问题，本文建立了一种突发事件应急管理决策模型，利用救援需求与多方救援力量的多属性匹配建模与求解，以获得有效的危机处理和应急救援策略。

2 突发事件应急数据预处理方法

实施突发事件应急管理离不开应急管理数据的支撑，甚至直接关系到灾难控制和应急救援的成败。近年来，我国的各级政府部门已经逐渐认识到增强突发事件中的危机控制和救援协调能力对维护经济社会稳定运行的重要性和迫切性，积极采取先进信息技术手段搭建突发事件预警与应急指挥系统、基于GIS 的公共危机事件应急管理系统、数字化城市智能控制系统等各类突发事件应急管理平台，使得政府应急管理部门在突发事件应急管理决策过程中，采取实时监测、报表统计、经验预测等方法获得的客观量化数据和采取专家经验分析、群决策等方式获得的主观定性评价交织在一起，为政府快速制定应急预案提供强大的数据支持［5］。突发事件数据采集手段的多样性与科学性为决策者提供了更为详实的数据支持，保证了突发事件态势预测、救援和灾后重建的精确性，但同时也给应急管理决策者提出了更高的信息处理要求。

在获得与突发事件相关的应急管理数据时，应急管理决策者需要在最短的时间内分析多源海量动态数据，挖掘有利于应急决策的有用信息，并提出切实有效的干预或控制方案。而事实上，由于应急管理决策模型及工具的缺乏，专业背景不强的决策者很难在短时间内消化大量的应急管理数据，也就无法充分掌握突发事件与应急救援的完整态势，仍然只能采取“拍脑袋式”的决策方案制定过程。随着信息技术的不断发展，高灵敏度/高精度探测装置、物联网系统、云计算系统已经逐渐被应用于突发事件应急管理过程，突发事件现场可以被利用的数据更加体现出多量纲、多模态、不确定、海量动态等特征。

信度分配函数是一种基于概率分布的不确定性数据表达形式，经常被应用于多量纲或者定性定量数据混合背景下的决策问题［6］。

定义1:假设Ω={H1，…，HN}是统一识别框架，Hn(n=1，…，N)是决策等级的完备集，A 是?的子集，则信度分配函数m 满足:m(Ω)≥0，m (A)∈［0，1］且∑A⊆Ωm (A)=1。

经基于效用或规则的数据一致性转换后，原始数据被统一转换为只包含单基焦元的信度分配函数，定义如下。

定义2:假设βn和βΩ是分配到单基焦元Hn和Ω 上的信度，且满足则单基信度分配函数m={(Hn，βn)，(Ω，βΩ)，n=1，…，N}。

对突发事件应急管理决策而言，采取危机现场数据采集、应急预案整理或区域内应急资源统计等方式汇集的客观量化数据可以通过构建基于统一识别框架的分段效用函数，并进行数据投影的方式进行转换。而各类主观定性评价(如决策者态势预测、主观排序等)则需依托效用等价原理，进行从原识别框架向统一识别框架下的效用映射，从而将多源、多量纲的原始应急管理数据统一转换为定义4 所示的信度分配函数。

信度分配函数虽然适用于定性定量信息的一致性处理，但在进行突发事件救援需求与救援能力描述时，无法给出较为精确的度量值，计算结果不够直观，也不利于匹配算法的实现。因此，我们可以利用定义5 所示的效用模型，将与应急决策相关的不确定信度分配函数进行量化。

定义3:假设Ω 是统一识别框架，m 是Ω 上的证据，| m| 表示m 的单基焦元数，u (Hn)(n=1，…，N)是决策等级的效用函数，则证据m的效 用 值 为:

在突发事件应急管理过程中，效用值是以决策专家的现状为基础的精神感受值，是对精确测量数据与专家主观认识的有机融合，可以更为合理地反映出突发事件的实际状况。从突发事件发生到政府有序开展危机处理和应急救援，期间存在情报分析期，需要决策者全面调查现场信息及相关的救援数据，进而制定更为准确、可靠的应急决策。上述基于信度分配函数的应急管理数据预处理机制能有效缩短政府应急管理的情报分析期，使决策者能够充分利用信息技术手段采集和分析多源多类型的应急管理数据，为尽快制定危机处理和应急救援方案争取到了极为宝贵的时间。

3 突发事件应急管理决策模型

20 世纪90年代以来我国社会经济结构进入快速转型期，用工矛盾、土地纠纷、医患矛盾等各类社会矛盾交织在一起，群体性突发事件频发且呈逐年上升态势，已经成为执政者维护社会稳定、保障社会和谐面临的一大难题。突发事件应急管理是以突发事件的事态评估为依据、以政府或社会应急力量为救援主体、以“挽救人员生命，降低财产损失，防止危险演变”为应急管理第一要务的动态决策过程。政府决策者利用所掌握的多源海量数据资源，判定突发事件的类型、事态、救援需求及可调用的多方救援能力，并结合应急预案尽快制定应急管理决策。

在国务院颁布的《关于实施国家突发公共事件总体应急预案的决定》中指出，突发事件主要分为自然灾害、事故灾害、公共卫生事件和社会安全事件。对于任一类型的突发事件，应急救援成功的关键是上下级政府部门、同级各相关职能部门以及社会力量与政府机构之间都应该形成通畅的信息交互机制，及时通报或交换各自获得的事故现场信息与救援资源信息，以实现对救援需求和救援能力的准确把握以及二者的综合匹配情况。

突发事件应急管理的救援需求主要是指在发生突发事件时，完成救援任务所需的人力、物资、设备和资金等多方面的资源需求。与之相对应的，突发事件应急救援能力则是指可以被决策者统筹调度的政府或社会资源。本文所建立的突发事件应急管理决策模型，是一种基于救援需求与救援能力多属性匹配的决策模型。

我们首先假设:①在已有的突发事件应急管理系统中，规定区域内与自然灾害、事故灾害、公共卫生事件和社会安全事件等突发事件相关的救援需求与救援能力数据，可以在突发事件发生前或发生后较短时间内完成汇总;②同一类型突发事件的救援需求与救援能力拥有一致的属性集。

令突发事件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)皆是以定义2 形式存在的应急管理数据，MCRA={mcr1，…，mcrX}是与资源匹配相关的特征集。

定义4:假设mcrx(1 ≤x ≤X)={风险喜好，风险厌恶，常量}∈MCRA是与突发事件属性ax相关的匹配特征，则:①若an是风险喜好型，则救援成功的概率会随着资源的增加而不断加大，且增速加快(凹函数);②若ax是风险厌恶型，则救援成功的概率会随着资源的增加而不断加大，但增速递减(凸函数);③若an是常量型，则表示救援成功必须满足规定的资源量，但救援成功率与资源量的增减无关。

在应对具有较大破坏力或社会影响的突发事件时，政府救援能力QA并非形成于某单个救援力量，而是来自于救援多方的通力配合(区域内资源整合、区域间资源调度或社会资源征用等)。如在2008年5月12日的汶川地震发生后，国务院启动了地震应急一级预案，国家地震局、武警、卫生以及各地方政府都在第一时间派出应急救援队赶赴地震灾区，大量的民间社团、企业单位和个人也纷纷组成救援小组参与到地震灾区的应急救援中，为拯救灾区患难群众做出了突出贡献。因此，对于突发事件，如何及时提供救援需求与多方救援能力间的最优匹配策略，给出切实可行的多方应急救援资源调配方案，对于降低情报分析期时间、增强应急救援概率具有至关重要的意义。

对同一属性上的救援需求，多个救援力量可能皆满足救援需要，但由于地域背景、救援代价、救援效率的不同，在进行资源匹配时，不应该同等对待。因此，我们使用衰减因子τx，t用以区分具有类似能力的救援力量间差异。一般来说，救援地域越复杂、救援代价越高、救援效率越低下，则衰减因子越高;反之，则衰减因子越低。在此基础上，进一步给出突发事件应急管理资源匹配度的概念。

定义5:假设mdx是突发事件A 在属性ax上的匹配程度，rax是救援需求的期望数据，qax，t是救援力量t 的实际数据，u (rax)和u (qax，t)是对应效用值，τx，t是衰减因子，如果匹配特征mcrx=:①“风险喜好”，匹配度mdx，t=eu(qax，t)(1-τx，t)/u(rax);②“风险厌恶”，e-1］;③“常量”，mdx，t=1-τx，t。

由于应急管理信息来源的多样性以及突发事件现场的动态性，如何依据突发事件现场需求快速定位可以被利用的各方救援力量是完成救援任务的重中之重。对一些破坏性较大、事故现场复杂的突发事件而言，应急管理决策模型应该从各方救援力量中选择匹配度较高的救援资源，提出一条最优的突发事件救援策略，实现对各方救援资源的合理调配，保证救援能力最大化。对于某具体的突发事件，若DA是其对应的有效救援策略，当且仅当任一属性上的匹配度皆大于1。在此基础上，给出面向突发事件的有效救援策略生成算法，用于支持突发事件应急管理决策模型求解。

应急管理决策是政府在公共危机状态下紧急应对突发事件问题的一系列处理决定，需要政府尽快制定区域内救援资源的整体最优调度方案，及时实施人员搜救、抑制态势恶化。应急决策与处置是城市突发事件应急管理决策的重要环节，需要实施应急数据采集、救援力量调研、应急管理决策、城市救援方案形成、救援控制与协调等一系列过程。在实践中，当获得事故现场及救援力量的相关数据时，调用算法1 即可为决策者提供最优的应急救援策略，其中包括危机处理和应急救援需求中每种必须资源的最佳选择方案及匹配情况，为决策者或政府管理部门快速制定救援方案提供科学决策支持。

4 算例分析

恶性群体事件是指由某种社会矛盾引发，特定群体或非特定群体聚众实施抗议游行、暴力抗法、阻碍交通、破坏公共设施甚至打砸抢等恶意行为的突发事件。现阶段我国正处于社会经济结构转型期，恶性群体事件层出不穷，如何及时有效应对突发的恶性群体事件是摆在当前政府管理者面前的一道难题。在发生恶性群体事件时，政府部门需要首先分析相应的危机处理和应急救援需求，合理调配管理区域及邻近区域内的暴力控制、医疗、交通、消防等各部门救援力量，实施恶性群体事件的紧急干预与控制。本文以该类型突发事件为研究背景，设计算例验证文中提出的模型及算法。

假设某省会城市在夜间发生了一起恶性群体事件，具有以下特征:参与人数众多(＞200 人)，在人口密集区域实施打砸抢等恶性破坏活动，严重危害社会治安，导致市政机关遭受冲击、许多市民受到不同程度的创伤、大量店铺及居民住房被焚毁。为了及时拯救伤员、维持社会秩序并防止事态扩大，政府部门预计了完成此次突发事件控制与救援任务，在人力、物资和设备等方面提出如下需求:人力:150 名防暴队员(a1)，300名警察(a2)，100 名交警(a3)，200 名医护人员(a4);物资:矿泉水少量(a5)，食品少量(a6)，救灾帐篷10 顶(a7)，应急信号灯3 个(a8);设备:消防车15 台 (a9)，大型照明设备18 套(a10)，押运车辆30 部 (a11)，救护车辆30 部(a12)，调度车5 部(a13)。

以防暴队员为例，简单介绍应急管理数据的转换过程。令该省会城市政府部门在已制定的突发事件应急预案中，将突发事件的紧急程度分为{一般，较大，重大，特别重大}，各等级通常要调动的防暴队员数目为{10，70，130，200}。则该次事件中所需的“150 名防暴队员”，将被转换为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。

类似的，计算属性a2-a13上的救援需求信度分配函数及救援需求期望值。通过调阅本市各辖区及相邻城市共享的突发事件应急管理预案，结合各相关职能部门的现场数据统计汇总，以行政管理区域为单位，得到表1 所列的可供紧急调配的各属性资源量。依据各救援力量抵达该次恶性群体事件突发现场的预计时间，以及他们在本市以往发生的突发事件救援过程中的救援效率、救援能力及准点率等综合情况，得到与各救援力量相关的衰减因子τ (见表1)。计算各救援力量在a1-a13上的应急管理数据，进而利用效用模型求得可供紧急调配救援资源的效用值(图1a)。

表1 各救援力量的应急管理数据及衰减因子

图1 各救援力量的实际效用值及各属性匹配度

根据各属性在群体恶性事件中的实际救援效能，设定人力和设备资源中属性a1～a4和a9～a13的匹配特征为“风险喜好”，物资资源a5～a8则为“风险厌恶”。基于定义5，即可得到各救援力量与救援需求在各属性上的匹配度，如图2b 所示。从中不难发现，属性a5～a7可以通过某单一力量完成救援，而其他属性则无法一次性得到满足，需要从多个救援力量中同时调配救援资源。

运用算法1 以效用累计方式计算最佳组合救援方案的策略，我们得到了面向该省会城市群体恶性事件的有效救援策略M，见表2。

表2 有效应急救援策略

5 结论

采用科学的应急管理决策方法，明确突发事件现场在人员、物资、设备和资金等方面的危机处理和应急救援需求，及时发掘可调用的、满足实际需要且效用最优的政府或社会救援力量，对于提高重大突发事件的救援成功率具有实际意义。以不确定理论为基础，本文建立了一种新颖的突发事件应急管理决策模型，分析了多类型突发事件应急管理数据的形式化方法，设计了救援需求与多方救援能力的多属性匹配方法，并研究了有效应急救援策略的生成算法。相信该模型的提出对于提升政府职能部门的应急反应能力、增强突发事件应急管理的科学性与准确性具有一定的现实意义。

云计算、物联网、三网融合、海量数据挖掘技术的发展与创新，为突发事件应急管理研究提供了新的契机。因此，在未来的研究工作中，我们将从新信息技术对突发事件应急管理的影响分析入手，尝试应用管理科学中的多目标动态调度与优化、复杂大群体决策、行为决策理论等，建立云计算环境下的突发事件应急管理决策及优化模型，并研究开发具有多源海量数据分析及处理能力的突发事件应急管理决策支持系统。

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