張明紅，佘 廉，耿 波

(1.湖北華舟重工應(yīng)急裝備股份有限公司，湖北 武漢 430223;2.國家行政學(xué)院應(yīng)急管理培訓(xùn)中心，北京 100089；3.核動(dòng)力運(yùn)行研究所，湖北 武漢 430223)

基于情景的結(jié)構(gòu)化突發(fā)事件相似度研究

張明紅1，佘 廉2，耿 波3

(1.湖北華舟重工應(yīng)急裝備股份有限公司，湖北 武漢 430223;2.國家行政學(xué)院應(yīng)急管理培訓(xùn)中心，北京 100089；3.核動(dòng)力運(yùn)行研究所，湖北 武漢 430223)

突發(fā)事件相似度問題是我們運(yùn)用已經(jīng)發(fā)生的突發(fā)事件進(jìn)行案例推理來輔助決策中亟待解決的難題。本文橫向上以事件發(fā)生的時(shí)間先后順序抽取關(guān)鍵決策點(diǎn)的情景構(gòu)建情景鏈，縱向上提出“事件-情景-應(yīng)急處置任務(wù)-應(yīng)急行動(dòng)”的結(jié)構(gòu)化突發(fā)事件模型，在此基礎(chǔ)上采用情景鏈相似度算法，解決尋找相似突發(fā)事件以及應(yīng)對(duì)策略的問題。情景鏈相似包括突發(fā)事件的情景鏈和情景節(jié)點(diǎn)兩個(gè)層面的相似，算法設(shè)計(jì)包括結(jié)構(gòu)相似和語義概念上的相似。具體到某個(gè)情景的處置任務(wù)與應(yīng)急行動(dòng)的相似包括情景的處置任務(wù)集合整體相似和其中相似度最高的處置任務(wù)的應(yīng)急行動(dòng)相似。本研究豐富和拓展了突發(fā)事件“情景-應(yīng)對(duì)”理論，為應(yīng)急輔助決策方法提供技術(shù)輸入。

決策；突發(fā)事件；情景鏈；相似

1 引言

突發(fā)事件的突發(fā)性、危害性、復(fù)雜性等特點(diǎn)，使得應(yīng)急決策者面臨決策時(shí)間緊迫、信息資源有限和心理壓力大等困境，因此應(yīng)急決策的輔助方法應(yīng)運(yùn)而生。案例推理、應(yīng)急決策支持系統(tǒng)、案例庫等方法，都對(duì)應(yīng)急決策有一定的輔助作用，但是制約這些輔助方法有效性的共性問題是突發(fā)事件的相似度問題。要從相似的突發(fā)事件處置中得到經(jīng)驗(yàn)性的知識(shí)，就要首先在時(shí)間緊張的條件下找到相似突發(fā)事件。但不同突發(fā)事件全過程相似的很少，要尋找到完全相似有借鑒意義的突發(fā)事件很難。因此在當(dāng)前“情景-應(yīng)對(duì)”的應(yīng)急管理范式下，該問題的研究轉(zhuǎn)向以突發(fā)事件情景的相似度為切入，有望為應(yīng)急決策者提供信息輸入。

在最早的《The Year 2000》中[1]提出情景概念后,諸多研究對(duì)情景的概念進(jìn)行了豐富，主要是關(guān)于情景描述的是現(xiàn)在還是將來的問題，有學(xué)者認(rèn)為情景是對(duì)未來的一般描述，是一個(gè)過程[2]。但是情景又不同于預(yù)測，預(yù)測是更多的基于現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)或案例對(duì)未來進(jìn)行判斷和識(shí)別，情景是一系列預(yù)期可能出現(xiàn)的狀況的集合[3]，通過概率來界定和判斷，更多的是一種可能的假設(shè)或判斷[4]。國外的諸多有關(guān)情景的研究是將情景應(yīng)用于風(fēng)險(xiǎn)管理，作為事故預(yù)警的一種方法[5]，也把引用軟件技術(shù)搜集和管理情景作為一種基于情景的需求分析策略提出[6-8]，而在情景的運(yùn)用中有關(guān)相似性度量包含四個(gè)步驟：定位重復(fù)或近于重復(fù)的情景、搜集情景集合、識(shí)別情景中共享的情景點(diǎn)、確定方案之間的依賴關(guān)系，在這四個(gè)步驟的基礎(chǔ)上相對(duì)有效的方法是語義相似度的分析[9]。有關(guān)定位情景和識(shí)別情景點(diǎn)的問題，在化學(xué)事故領(lǐng)域，有學(xué)者認(rèn)為由于沒有捕捉到常見危險(xiǎn)源辨識(shí)方案技術(shù)的漏洞，導(dǎo)致了不典型事故情景引發(fā)了遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過最壞情況下的參考情景的狀況，因此情景識(shí)別技術(shù)很關(guān)鍵[10]。也有學(xué)者針對(duì)交通事故領(lǐng)域的多發(fā)事故，認(rèn)為不能提前預(yù)警的原因是無法識(shí)別典型事故情景，因此提出了一種新型的典型情景識(shí)別方法[11]。所以國外在突發(fā)事件領(lǐng)域把情景較多應(yīng)用在預(yù)警階段，并且還有學(xué)者通過把當(dāng)前事故和已經(jīng)發(fā)生過的類似事故情景作比較，得到對(duì)當(dāng)期事故可能發(fā)展為“非典型”事故的一些帶有前瞻性的早期預(yù)警指標(biāo)[12]。而有關(guān)方案間的依賴關(guān)系以及語義相似度的分析研究偏少。

我國應(yīng)急管理領(lǐng)域?qū)⑶榫皯?yīng)用于預(yù)案的編制[13]、基于模糊情景規(guī)則推理[14]、應(yīng)急處置方案的快速生成[15]、突發(fā)事件策略庫構(gòu)建[16]等方面，嘗試解決預(yù)案和策略庫中的問題，但存在著提取出的策略缺乏直接應(yīng)對(duì)的情景信息的問題，也不免削弱了“情景-應(yīng)對(duì)”下策略的本質(zhì)含義，即特定情景的應(yīng)對(duì)策略。為了解決此問題有學(xué)者提出了基于情景的案例庫族譜設(shè)計(jì)，將縱向的情景分為條件屬性和決策屬性，力求實(shí)現(xiàn)一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，但是未對(duì)單一領(lǐng)域的不同突發(fā)事件如何進(jìn)行情景的相似度計(jì)算以及情景鏈的相似度算法給出解答[17]。也有學(xué)者建立了基于情景的最小最大后悔值準(zhǔn)則的應(yīng)急救災(zāi)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建魯棒優(yōu)化模型，提高“情景-應(yīng)對(duì)”下的應(yīng)急資源調(diào)配效率[18-21]。總觀現(xiàn)有國內(nèi)研究主要是對(duì)情景的表達(dá)方式與結(jié)構(gòu)的研究。有學(xué)者對(duì)情景的刻畫結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，提出除突發(fā)事件狀態(tài)之外還要包括應(yīng)急活動(dòng)的描述內(nèi)容，將情景分三層表示，底層為承災(zāi)體和環(huán)境單元，中間層為事件和應(yīng)急活動(dòng)，上層為情景單元，這樣的表達(dá)可以記錄一個(gè)突發(fā)事件[22]，但是在實(shí)現(xiàn)推演預(yù)測的時(shí)候中間層的事件與應(yīng)急活動(dòng)沒有切分，那就影響相似情景的提取。也有學(xué)者將情景要素設(shè)計(jì)為致災(zāi)體、承載體和抗災(zāi)體三位一體結(jié)構(gòu)[23]，并結(jié)合多源異構(gòu)信息融合技術(shù)[24]、知識(shí)元[25-26]等技術(shù)方法解決情景推演問題，多是用事件鏈檢索匹配[27-28]，而基于情景鏈進(jìn)行突發(fā)事件相似度研究較少。

綜上，本文以結(jié)構(gòu)化突發(fā)事件模型為基礎(chǔ)，嘗試解決情景與策略的對(duì)應(yīng)關(guān)系問題。為了提高案例庫輔助決策的效力，本文在結(jié)構(gòu)化突發(fā)事件模型基礎(chǔ)上提出了突發(fā)事件情景鏈和具體情景的相似度算法，進(jìn)而預(yù)測突發(fā)事件的發(fā)展趨勢和相應(yīng)情景下將宜采取的應(yīng)對(duì)策略。

2 結(jié)構(gòu)化突發(fā)事件模型的構(gòu)建

2.1 模型構(gòu)建

為使已發(fā)生的突發(fā)事件(案例)有效的輔助應(yīng)急決策，滿足決策者對(duì)于突發(fā)事件發(fā)展的趨勢以及將宜采取的措施的信息的需求，本文提出分層式結(jié)構(gòu)化突發(fā)事件模型，即“事件-情景-應(yīng)急處置任務(wù)-應(yīng)急行動(dòng)”結(jié)構(gòu)。

依據(jù)《中華人民共和國突發(fā)事件應(yīng)對(duì)法》，突發(fā)事件分為自然災(zāi)害、事故災(zāi)難、公共衛(wèi)生事件和社會(huì)安全事件四大類，在每類的下面細(xì)分子類。目前細(xì)分的小類依據(jù)不統(tǒng)一，版本內(nèi)容有異，因?yàn)楸疚闹攸c(diǎn)不是分析類別之間的差異，故不對(duì)此研究。文章中把依據(jù)突發(fā)事件的性質(zhì)和機(jī)理不能再細(xì)分的小類，定義為單一突發(fā)事件。本文的結(jié)構(gòu)化突發(fā)事件指的是單一突發(fā)事件，簡稱突發(fā)事件。

不同突發(fā)事件在不同階段呈現(xiàn)的特征不同，同一突發(fā)事件在不同的階段呈現(xiàn)的特征也不同，因此在“情景-應(yīng)對(duì)”背景下的應(yīng)急決策一定是和突發(fā)事件情景相關(guān)聯(lián)的。情景是對(duì)已發(fā)生突發(fā)事件發(fā)展?fàn)顟B(tài)的描述，包括突發(fā)事件的發(fā)展階段、危害范圍、災(zāi)害因子、地域范圍等屬性，并且我們依據(jù)此狀態(tài)中的典型屬性進(jìn)行情景命名。依據(jù)事件發(fā)生時(shí)間的先后順序、發(fā)生地點(diǎn)的變遷、生命周期的階段以及影響范圍的變化等劃分為不同的情景，組成一個(gè)情景序列。由于采取的依據(jù)不同劃分的情景不同，情景的名稱也有差異。因此一個(gè)突發(fā)事件可能有多種情景序列，在序列上有的情景名稱可能相同，也可能不同。本文把描述一個(gè)突發(fā)事件全過程的情景序列稱為情景鏈?；诖饲榫版湆⑦M(jìn)行未來發(fā)生的情景的預(yù)測。

在突發(fā)事件處置中，情景鏈上的每個(gè)情景的狀態(tài)都會(huì)有相應(yīng)的處置要求，因此處置任務(wù)是伴隨情景的產(chǎn)生而產(chǎn)生的，一個(gè)情景會(huì)產(chǎn)生多個(gè)處置任務(wù)，構(gòu)成了一個(gè)處置任務(wù)集合。每個(gè)任務(wù)會(huì)被分配給不同的組織完成，由于不同的組織承擔(dān)的是總體任務(wù)目標(biāo)中的部分目標(biāo)，加之各個(gè)部門的職權(quán)與能力的差異，因此會(huì)產(chǎn)生多個(gè)應(yīng)急行動(dòng)。伴隨每個(gè)應(yīng)急行動(dòng)產(chǎn)生的就是行動(dòng)主體和動(dòng)用的多種資源，因此把每個(gè)應(yīng)急行動(dòng)關(guān)聯(lián)性的綁定一個(gè)或行動(dòng)主體與處置資源，便于存儲(chǔ)與查找。構(gòu)建結(jié)構(gòu)化突發(fā)事件模型如圖1所示。

圖1 結(jié)構(gòu)化突發(fā)事件模型

圖1中的情景、處置任務(wù)和應(yīng)急行動(dòng)是緊密關(guān)聯(lián)的，存在時(shí)間上的先后順序和一定的因果關(guān)系。由于情景切分的依據(jù)不同，得到的情景鏈有差異，因此對(duì)應(yīng)情景的處置任務(wù)集合和應(yīng)急行動(dòng)的集合也會(huì)有差異。已經(jīng)發(fā)生的突發(fā)事件是個(gè)開放性的資料，在信息提取中不同的操作者會(huì)有不同的認(rèn)識(shí)，本文也不對(duì)情景切分的依據(jù)做一致性規(guī)定。以此形式表達(dá)的突發(fā)事件存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)簡便，并且易于查找相關(guān)聯(lián)的信息。眾多的結(jié)構(gòu)化突發(fā)事件就會(huì)構(gòu)成一個(gè)情景庫。該情景庫可以結(jié)合計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)，凸顯突發(fā)事件情景的應(yīng)急輔助作用，也便于以此進(jìn)行突發(fā)事件的預(yù)測性工作，為面向決策的突發(fā)事件相似度問題的解決提供了基礎(chǔ)。

2.2 模型系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

將上述模型以構(gòu)建應(yīng)急案例管理系統(tǒng)方式實(shí)現(xiàn)，并在系統(tǒng)平臺(tái)基礎(chǔ)上進(jìn)行情景檢索匹配為基礎(chǔ)的突發(fā)事件相似度研究。

模型系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)步驟包括：一是將復(fù)雜的突發(fā)事件劃分為單一突發(fā)事件，以單一突發(fā)事件的產(chǎn)生、發(fā)展與結(jié)束的情景描述為主軸；二是針對(duì)時(shí)間順序上的第一個(gè)單一突發(fā)事件的情景從發(fā)生的環(huán)境條件、情景的狀態(tài)以及管理應(yīng)對(duì)的信息進(jìn)行描述，管理應(yīng)對(duì)信息包括管理主體、處置任務(wù)、應(yīng)急行動(dòng)以及調(diào)用的資源等信息，由多個(gè)情景組成的情景鏈中依次分別進(jìn)行描述；三是形成情景描述基礎(chǔ)上的突發(fā)事件案例庫。該系統(tǒng)平臺(tái)的功能模塊，如圖2所示。

圖2 結(jié)構(gòu)化突發(fā)事件模型系統(tǒng)功能模塊圖

3 突發(fā)事件相似度模型框架

以上文的結(jié)構(gòu)化突發(fā)事件模型為基礎(chǔ)，我們將突發(fā)事件切分為一個(gè)個(gè)的情景鏈，其中每個(gè)情景都對(duì)應(yīng)著處置任務(wù)和應(yīng)急行動(dòng)，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)化存儲(chǔ)，構(gòu)成情景庫，這就是尋找相似性突發(fā)事件的基礎(chǔ)且關(guān)鍵的一步。

3.1 相關(guān)定義

給定突發(fā)事件Ei，依據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)，在時(shí)間順序上劃分為不同的情景sk，(k=1,2,3,…,n),則Ei={s1，s2，s3…sn}。

定義1. 情景 給定突發(fā)事件Ei={s1，s2，s3…sn}，?sk∈S，其中S為情景集合，情景sk的構(gòu)成記為

sk={{x1,x2…xn},{y1,y2…yn}}，

(1)

其中：xn表示情景發(fā)生的環(huán)境方面屬性；yn表示事件狀態(tài)方面屬性。

定義2.情景鏈 假定突發(fā)事件Ei的情景構(gòu)成序列C={sa→,…sp→,….sq→,…sb}，其中，sa，sp，sq，sb，為情景集合S中的任一元素，a≠p≠q≠b，將其命名為情景鏈。

定義3.情景節(jié)點(diǎn)數(shù) 假定突發(fā)事件Ei的情景鏈由s1到sn的n個(gè)情景構(gòu)成，則情景節(jié)點(diǎn)數(shù)為n。

3.2 相似度模型

突發(fā)事件相似度是先以尋找相似的情景鏈，進(jìn)而找到相似情景以及其對(duì)應(yīng)的處置任務(wù)與行動(dòng)為路徑，達(dá)到經(jīng)由相似的突發(fā)事件提示的信息找到可能的處置方案、預(yù)測突發(fā)事件的發(fā)展趨勢以及將宜采取的行動(dòng)的目的。因?yàn)樘幹萌蝿?wù)與應(yīng)急行動(dòng)是關(guān)聯(lián)的，我們在找到最相似的情景鏈以及情景節(jié)點(diǎn)的條件下是較為可能得到建議性的處置方案的。而預(yù)測突發(fā)事件的發(fā)展趨勢是通過同一類型的眾多突發(fā)事件的眾多情景鏈的相似度計(jì)算，以不同條件排序來選取一定閾值范圍內(nèi)的情景鏈，即可預(yù)測當(dāng)前情景下的突發(fā)事件發(fā)展趨勢以及將可能出現(xiàn)的具體情景。既然可以預(yù)測具體的情景，那么以已有的突發(fā)事件的具體情景的處置任務(wù)與應(yīng)對(duì)行動(dòng)的集合信息為基礎(chǔ)，便可建議性的提取將宜采取的應(yīng)急行動(dòng)。在給定突發(fā)事件相似度模型前先對(duì)相關(guān)概念進(jìn)行界定：

圖3 突發(fā)事件相似度模型框架

在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)相似度求解的具體步驟，包括突發(fā)事件情景鏈的相似度、情景的處置任務(wù)與應(yīng)急行動(dòng)的相似度兩個(gè)部分。其中情景鏈的相似度分為情景鏈結(jié)構(gòu)和情景語義概念兩個(gè)層面的計(jì)算。情景的處置任務(wù)與應(yīng)急行動(dòng)的相似度分為處置任務(wù)集合的整體結(jié)構(gòu)性相似和應(yīng)急行動(dòng)集合的相似兩個(gè)層面的計(jì)算。構(gòu)建突發(fā)事件相似度模型框架，以表達(dá)此相似度求解的過程，見圖3所示。

4 突發(fā)事件相似度計(jì)算

度量突發(fā)事件的相似度時(shí)，需充分考慮我們已經(jīng)結(jié)構(gòu)化的突發(fā)事件的結(jié)構(gòu)性特點(diǎn)：通常一類突發(fā)事件有多個(gè)突發(fā)事件；一個(gè)突發(fā)事件由一個(gè)或多個(gè)情景鏈組成；同一個(gè)突發(fā)事件的情景鏈間存在異同性；情景節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的處置任務(wù)、應(yīng)急行動(dòng)存在一對(duì)多、多對(duì)一的關(guān)系；應(yīng)急行動(dòng)屬性會(huì)關(guān)聯(lián)行動(dòng)主體與應(yīng)急資源。因此從突發(fā)事件的情景鏈和情景節(jié)點(diǎn)兩個(gè)層面進(jìn)行相似度計(jì)算。

4.1 突發(fā)事件情景鏈相似度計(jì)算

突發(fā)事件情景鏈相似度計(jì)算是建立在相同類型的突發(fā)事件的基礎(chǔ)上的，同時(shí)研究的突發(fā)事件均經(jīng)過結(jié)構(gòu)化的切分與存儲(chǔ)，這樣提高了計(jì)算的準(zhǔn)確性和多樣性。

在算法設(shè)計(jì)時(shí)考慮了突發(fā)事件級(jí)別對(duì)應(yīng)急響應(yīng)的影響，先從同類的兩個(gè)突發(fā)事件的情景鏈結(jié)構(gòu)相似入手，包括突發(fā)事件級(jí)別和情景節(jié)點(diǎn)數(shù)的相似度，然后是計(jì)算語義概念間的相似度，包括情景名稱集合整體的相似度和具體情景節(jié)點(diǎn)所包含的事件屬性的相似度，最后是求得兩個(gè)突發(fā)事件整體情景鏈的相似度。需要指出的是：這里計(jì)算的是同一類型突發(fā)事件的情景鏈相似度。

假設(shè)：同一類型的突發(fā)事件Ei和Ej，計(jì)算兩者的情景鏈相似度，算法具體步驟如下：

(一)結(jié)構(gòu)相似度——對(duì)突發(fā)事件級(jí)別和情景鏈中包含的情景節(jié)點(diǎn)數(shù)的計(jì)算

算公式，即定義4的數(shù)學(xué)表達(dá)：

(2)

2)情景鏈中包含的情景節(jié)點(diǎn)數(shù)的相

(3)

(二)語義概念間的相似度

假設(shè)突發(fā)事件Ei中情景名稱集合Namei和突發(fā)事件Ej中情景名稱集合Namej

Namei={Nodei1，Nodei2，Nodei3，……,Nodeim}

Namej={Nodej1，Nodej2，Nodej3，……，Nodejn}

1)情景鏈中情景名稱的相似度計(jì)算

采用在單個(gè)情景名稱的相似度計(jì)算基礎(chǔ)上的整體情景鏈的情景名稱相似度計(jì)算的

(4)

(5)

B、情景鏈中名稱相同或相似度最高的情景所包含的事件維度下的屬性集合整體的相似度為：

(6)

2)情景鏈中情景名稱集合的整體相似

(7)

綜上，整個(gè)突發(fā)事件事件的情景鏈相似度Sij計(jì)算公式如下：

(8)

4.2 突發(fā)事件的處置任務(wù)及應(yīng)急行動(dòng)等的相似度計(jì)算

在突發(fā)事件的應(yīng)急管理中，決策者不僅考慮突發(fā)事件的蔓延發(fā)展趨勢，更要考慮在相應(yīng)的發(fā)展趨勢下應(yīng)該采用什么處置措施。上面的情景鏈結(jié)構(gòu)的相似度研究主要是針對(duì)突發(fā)事件自身發(fā)展趨勢進(jìn)行了計(jì)算，下面將主要針對(duì)突發(fā)事件的應(yīng)急處置策略進(jìn)行相似度計(jì)算。

基于結(jié)構(gòu)化突發(fā)事件模型，突發(fā)事件的情景和處置任務(wù)是對(duì)應(yīng)的，處置任務(wù)與應(yīng)急行動(dòng)是對(duì)應(yīng)的。因此，在計(jì)算處置任務(wù)與應(yīng)急行動(dòng)的相似度時(shí)要具體到某個(gè)情景。

步驟是先計(jì)算具體情景的處置任務(wù)集合整體的相似度，然后在其中選取相似度最高的兩個(gè)處置任務(wù)，再對(duì)這兩個(gè)處置任務(wù)包含的應(yīng)急行動(dòng)進(jìn)行相似度計(jì)算，最后把應(yīng)急行動(dòng)的相似度最高的兩個(gè)集合取并集，由此得到了該情景主要的處置任務(wù)與最相似的處置任務(wù)下可以采取的所有應(yīng)急行動(dòng)。

選取該計(jì)算步驟的宗旨是每個(gè)情景下的處置任務(wù)有很多，選取最主要的優(yōu)先處置，在處置中要盡可能考慮到所有的行動(dòng)，以求減少行動(dòng)缺位而導(dǎo)致處置不力、惡化事件影響的情況。

假設(shè)：兩個(gè)情景名稱相同或相似度最高的情景sa和sb，此兩個(gè)情景中包含的處置任務(wù)集合為{Task1,Task2,…,Taskn}，每個(gè)處置任務(wù)所包含的應(yīng)急行動(dòng)集合為{Action1,Action2,…,Actionn}。

(一)處置任務(wù)集合相似度——對(duì)情景sa和sb所包含的處置任務(wù)集合結(jié)構(gòu)相似度的計(jì)算

(9)

(二)應(yīng)急行動(dòng)相似度計(jì)算——對(duì)相似度最高的處置任務(wù)下的應(yīng)急行動(dòng)的計(jì)算

(10)

其中，taskai為情景sa中第i個(gè)處置任務(wù)，taskbi為情景sb中第j個(gè)處置任務(wù)，這是從處置任務(wù)集合中的單個(gè)處置任務(wù)入手，取處置任務(wù)集合中相似度最大值的兩個(gè)處置任務(wù)。在突發(fā)事件Ei和突發(fā)事件Ej中情景sa和sb的這兩個(gè)處置任務(wù)是處置任務(wù)集合中最相似的，表示在不同的突發(fā)事件中具有較高相似度的情景中此處置任務(wù)也產(chǎn)生了。這一方面說明該情景多易于產(chǎn)生此處置任務(wù)，另一方面也說明該處置任務(wù)對(duì)于此情景很重要。因此要繼續(xù)分析這兩個(gè)處置任務(wù)中的應(yīng)急行動(dòng)集合的相似度。

B、比較相同或相似度最高的兩個(gè)處置任務(wù)所包含的應(yīng)急行動(dòng)集合

(11)

綜上所述，該情景的處置任務(wù)及應(yīng)急行動(dòng)的相似度Sab計(jì)算公式，即定義7的數(shù)學(xué)表達(dá)如下：

(12)

5 實(shí)證

本部分選取山東省青島市“11·22”中石化東黃輸油管道泄漏爆炸特別重大事故(以下簡稱青島“11·22”事故)中的一個(gè)單一突發(fā)事件—危險(xiǎn)化學(xué)品(原油)泄漏事故，和大連市金州新區(qū)“6·30”中石油管道原油泄漏燃燒事故(以下簡稱大連“6·30”事故)做實(shí)證分析。兩個(gè)案例以官方公布的《山東省青島市“11·22”中石化東黃輸油管道泄漏爆炸特別重大事故調(diào)查報(bào)告》和《大連市金州新區(qū)“6·30”中石油管道原油泄漏燃燒事故調(diào)查報(bào)告》為依據(jù)。

選取此案例的依據(jù)：一是兩個(gè)案例都發(fā)生在沿海城市，輸油管道的泄漏隨時(shí)會(huì)引發(fā)地面、內(nèi)河、海洋等環(huán)境污染事件，具有潛在的危害傳輸連鎖效應(yīng)；二是案例都是地下輸油管道的泄漏作為源發(fā)事件；三是兩起案例的應(yīng)急處置效果存在較大差異，從應(yīng)急響應(yīng)角度兩者具有相互借鑒經(jīng)驗(yàn)的必要性。

5.1 構(gòu)建情景鏈

依據(jù)調(diào)查報(bào)告內(nèi)容，提取該事件的情景，并對(duì)關(guān)鍵情景下的應(yīng)急管理信息進(jìn)行記錄，依照應(yīng)急案例案例系統(tǒng)平臺(tái)的“術(shù)語庫”中概念命名情景，構(gòu)建了青島“11·22”事故危險(xiǎn)化學(xué)品(原油)泄漏事故情景鏈和大連“6·30”事故危險(xiǎn)化學(xué)品(原油)泄漏事故情景鏈，如圖4和圖5所示。

5.2 相似度計(jì)算

步驟1計(jì)算情景鏈的結(jié)構(gòu)和情景名稱的語義相似度

圖4 青島“11·22”事故之危險(xiǎn)化學(xué)品(原油)泄漏事故情景鏈

圖5 大連“6·30”事故危險(xiǎn)化學(xué)品(原油)泄漏事故情景鏈

兩個(gè)事故在原油泄漏事件上都為一般突發(fā)事件，即為第四級(jí)，i和j都取值4。每個(gè)情景鏈的節(jié)點(diǎn)數(shù)都有4個(gè)。所以公式計(jì)算為：

計(jì)算情景名稱的語義相似度，先明確青島“11·22”事故的原油泄漏事故情景名稱集合Namei和大連“6·30”事故的情景名稱集合Namej的內(nèi)容。

Namei={輸油管道指標(biāo)異常，確認(rèn)原油泄漏信息，泄漏原油發(fā)生擴(kuò)散，泄漏原油達(dá)到燃爆條件}Namej={監(jiān)控室泄漏裝置報(bào)警，泄漏原油發(fā)生擴(kuò)散，泄漏原油達(dá)到燃燒條件}

Nodei1=輸油管道指標(biāo)異常，

Nodei2=確認(rèn)原油泄漏信息，

Nodei3=泄漏原油發(fā)生擴(kuò)散，

Nodei4=泄漏原油達(dá)到燃爆條件，

Nodej1=監(jiān)控室泄漏裝置報(bào)警，

Nodej2=泄漏原油發(fā)生擴(kuò)散，

Nodej3=泄漏原油達(dá)到燃燒條件，

Sim(Nodei1，Nodej1)=0/9=0

Sim(Nodei2，Nodej1)=2/9=0.22

Sim(Nodei3，Nodej1)=2/9=0.22

Sim(Nodei4，Nodej1)=2/10=0.20

步驟2計(jì)算事件的處置任務(wù)及應(yīng)急行動(dòng)的相似度

由步驟1可知Nodei3，Nodej2兩個(gè)情景的相似度最高，這兩個(gè)情景中包含的處置任務(wù)集合為：Taski3與Taskj2。其中：

taski3-1={防止擴(kuò)散}，taskj2-1={處置泄漏}，taskj2-2={防止擴(kuò)散}。

這兩個(gè)情景中包含的應(yīng)急行動(dòng)集合為：actioni和actionj。其中：

actioni={圍堵地面原油，啟動(dòng)環(huán)境預(yù)案，清理海上溢油，現(xiàn)場監(jiān)護(hù)}，

actionj={疏散群眾，設(shè)置警戒線，圍堵泄漏原油，泡沫覆蓋泄漏點(diǎn)，注水沖刷，現(xiàn)場監(jiān)護(hù)，防止原油入海}。

假設(shè)決策者注重應(yīng)急行動(dòng)的相似性，設(shè)w1、w2、w3分別為0.2、0.3、0.5，則將權(quán)值帶入公式Si3j2=[0.2，0.3，0.5]·[0.5，1，0.5]T=0.65。

依次方法將應(yīng)急管理案例庫中的多個(gè)情景鏈進(jìn)行比較，即可按照排序條件，得到一組相似情景基礎(chǔ)上的事件序列，并且可以提取其中的應(yīng)急處置任務(wù)和行動(dòng)的相似性信息。

通過上例的驗(yàn)證，兩個(gè)情景鏈的證明結(jié)果和實(shí)際情況基本符合，說明計(jì)算方法有效。

6 結(jié)語

本文提出的“事件-情景-應(yīng)急處置任務(wù)-應(yīng)急行動(dòng)”的結(jié)構(gòu)化突發(fā)事件模型，以情景的視角研究突發(fā)事件響應(yīng)的全過程，構(gòu)成了情景-任務(wù)-行動(dòng)的序貫鏈條，為利用突發(fā)事件的有效信息做了鋪墊，也提高了對(duì)應(yīng)急決策的輔助能力。以此模型為基礎(chǔ)構(gòu)建突發(fā)事件的情景鏈，文章利用情景鏈的結(jié)構(gòu)和情景名稱的語義的相似度比較，獲得一類突發(fā)事件發(fā)展的多見性情景鏈以及對(duì)當(dāng)前情景下的突發(fā)事件發(fā)展趨勢的預(yù)測。以情景鏈上具體情景的處置任務(wù)與應(yīng)急行動(dòng)的相似度比較，不僅可以獲取當(dāng)前情景下突發(fā)事件的建議性應(yīng)急方案，還可以對(duì)預(yù)測到的發(fā)展趨勢下相應(yīng)情景的處置任務(wù)與應(yīng)急行動(dòng)進(jìn)行提示。該方法與思路為建立突發(fā)事件案例庫、智能輔助決策系統(tǒng)提供很好的理論支撐。

在相似度算法中涉及到權(quán)值的給定，一方面決策者可以根據(jù)自己當(dāng)前的需求設(shè)定不同的權(quán)值，進(jìn)而可以得到不同的相似度排序，也就得到不同突發(fā)事件的提示信息；另一方面客觀地約束著規(guī)律性信息的提取。下一步工作的重點(diǎn)是豐富突發(fā)事件情景庫，結(jié)合事件鏈的研究并引入案例推理和規(guī)則推理技術(shù)，提高情景庫的利用效率。

[1]KahnH,WienerA.Theyear2000[M].NewYork:MacMillanPress, 1967.

[2]GershunyJ.Thechoiceofscenarios[J].Futures,1976,(8):496-508.

[3]PorterME.Competitiveadvantage[M].NewYork:FreePress,1982.

[4]SchnaarsSP.Howtodevelopandusescenarios[J].LongRangePlanning,1987,20(1):105-114.

[5]GronbergC.Accidentscenariosandtheirroleinriskassessment[J].PrehospitalandDisasterMedicine,15(S1).

[6]AlspaughTA.Scenarionetworksandformalizationforscenariomanagement[D].Raleigh,NC:NorthCarolinaStateUniversity, 2002.

[7]AlspaughTA，AntonAI.Scenarionetworks:Acasestudyoftheenhancedmessagingsystem[J]//ProceedingsoftheSeventhInternationalWorkshoponRequirementsEngineering:FoundationforSoftwareQuality(REFSQ), 2001,:113-124.

[8]AlspaughTA,AntonAI,BarnesT,etal.Anintegratedscenariomanagementstrategy[C]//ProceedingsoftheFourthIEEEInternationalSymposiumonRequirementsEngineering(RE’99),June7-11,1999:142-149.

[9]AlspaughTA,AntonAI,DavisLJ.Anempiricalstudyofscenariosimilaritymeasure[R].TechnicalReportInstituteforSofewareReseareh,2003.

[10]PaltrinieriN,WildayJ,WardmanM,etal.Surfaceinstallationsintendedforcarboncaptureandsequestration:Atypicalaccidentscenariosandtheiridentification[J].ProcessSafetyandEnvironmentalProtection,2014,92(1):93-107.

[11]PaltrinieriN，DechyN，SalzanoE，etal.Towardsanewapproachfortheidentificationofatypicalaccidentscenarios[J].JournalofRiskResearch,2013,16(3-4):337-354.

[12]PaltrinieriN，?ienK，CozzaniV.Assessmentandcomparisonoftwoearlywarningindicatormethodsintheperspectiveofpreventionofatypicalaccidentscenarios[J].ReliabilityEngineeringandSystemSafety2012,108(8):21-31 .

[13] 劉鐵民.重大突發(fā)事件情景規(guī)劃與構(gòu)建研究[J].中國應(yīng)急管理，2012,(04):18-23.

[14] 王顏新.非常規(guī)突發(fā)事件情境重構(gòu)模型研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué),2011.

[15] 姜卉,侯建盛.基于情景重建的非常規(guī)突發(fā)事件應(yīng)急處置方案的快速生成方法研究[J].中國應(yīng)急管理,2012,(01):14-20．

[16] 陳祖琴,蘇新寧.基于情景劃分的突發(fā)事件應(yīng)急響應(yīng)策略庫構(gòu)建方法[J].圖書情報(bào)工作,2012,58(19):105-110.

[17] 于峰,李向陽,孫欽瑩.突發(fā)事件情景應(yīng)對(duì)案例庫族譜設(shè)計(jì)[J].系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐,2015,35(10):2596-2605.

[18] 張玲,陳濤,黃鈞. 基于最小最大后悔值的應(yīng)急救災(zāi)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建魯棒優(yōu)化模型與算法[J].中國管理科學(xué),2014,22(7):131-139.

[19] 楊繼君,佘廉.面向多災(zāi)點(diǎn)需求的應(yīng)急資源調(diào)度博弈模型及優(yōu)化[J].中國管理科學(xué),2016,24 (08):154-163.

[20] 劉浪,史文強(qiáng),馮良清.多因素?cái)_動(dòng)情景下應(yīng)急數(shù)量彈性契約的供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)[J].中國管理科學(xué),2016,24(07):163-176.

[21] 劉長石,彭怡,寇綱.震后應(yīng)急物資配送的模糊定位-路徑問題研究[J].中國管理科學(xué),2016,24(05):111-118.

[22] 陳晨,俞政,張新梅.考慮應(yīng)急活動(dòng)的非常規(guī)突發(fā)事件情景刻畫研究[J].中國安全科學(xué)學(xué)報(bào),2014,24(10):163-169.

[23] 劉樑,李仕明.非常規(guī)突發(fā)事件應(yīng)急管理中的情景及情景-應(yīng)對(duì)理論綜述研究[J].電子科技大學(xué)學(xué)報(bào)(社科版)，2013,15(06)：20-24.

[24] 王旭坪,楊相英,樊雙姣,等.非常規(guī)突發(fā)事件情景構(gòu)建與推演方法體系研究[J].電子科技大學(xué)學(xué)報(bào)(社科版),2013,(01):22-27.

[25] 張承偉,李建偉,陳雪龍.基于知識(shí)元的突發(fā)事件情景建模[J].情報(bào)雜志,2012,(07):11-15.

[26] 仲雁秋,郭艷敏,王寧等.基于知識(shí)元的非常規(guī)突發(fā)事件情景模型研究[J].情報(bào)科學(xué),2012, 30(01): 115-120.

[27] 李藐,陳建國,陳濤,等.突發(fā)事件的事件鏈模型[J].清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2010,(08):1173-1177.

[28] 羅鵬志,陳曦.面向事件鏈的突發(fā)事件建模與檢索技術(shù)[J].華中科技大學(xué)學(xué)報(bào),2015,43(10):441-445.

[29] 崔玉泉, 張憲.非對(duì)稱信息下供應(yīng)鏈應(yīng)急管理和信息價(jià)值研究[J].中國管理科學(xué)，2016，24(04):83-93 .

[30] 曾波, 孟偉, 劉思峰,等.面向?yàn)?zāi)害應(yīng)急物資需求的灰色異構(gòu)數(shù)據(jù)預(yù)測建模方法[J].中國管理科學(xué)，2015,23(08): 84-91.

ResearchontheSimilarityoftheStructuredEmergencyEventsBasedonScenario

ZHANG Ming-hong1，SHE Lian2，GENG Bo3

(1.China HARZONE Industry Corporation Limited, Wuhan 430223,China;2.Academy of Chinese Government, Beijing 100089,China;3.Research Institute of Nuclear Power Operation,Wuhan 430223,China)

decision; emergency; scenario chain; similarity

1003-207(2017)01-0151-09

10.16381/j.cnki.issn1003-207x.2017.01.016

2015-12-18；

2016-03-01

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(91324203)

張明紅(1981-)，女(漢族)，山東臨沂人，湖北華舟重工應(yīng)急裝備股份有限公司，博士，研究方向：公共安全預(yù)警與應(yīng)急管理，E-mail: mingg52011@163.com.

C93

A