应急辅助决策系统

1. 概述

现代社会中难免会出现各种各样的突发事件, 如各种自然灾害、人为事故等, 这些事件通常会带来严重的人员和财产损失。制定合理、有效的应急预案可以在突发事件发生时快速地做出处理决策, 减少事件带来的危害。突发公共事件的处理时效性要求非常高, 处理过程涉及大量的数据, 这些数据既有属性数据又有空间数据。GIS 可以支持大数据量以及影像数据, 处理速度快, 可靠性、稳定性高, 支持复杂的图形符号等, 因此, 在应急事件的处置中, 离不开GIS 技术的有效支持。 空间地理信息是GIS 的“血液”，是GIS 系统发挥作用的基本保障，空间信息共享服务平台是基于3S 技术，深度开发和利用空间信息，建设的服务于城市规划、建设、管理，服务于政府、企业、公众，服务于人口、资源环境、经济社会的可持续发展的信息基础设施和信息系统，其实质是为信息资源基于统一的地理坐标进行整合、实现共享提供准确、实时的空间数据基础设施。在空间信息基础设施的基础上开发和整合应用各种信息资源，发挥信息集成的综合效益，为

城市管理、城市运行和应急指挥等政府职能提供基础保障。

城市应急辅助决策系统主要是借助于空间信息共享服务平台、GIS 、数据挖掘等技术，结合应急预案、应急处置知识库、案例库、以及事件信息、周边环境信息，自动生成应急工作方案，并通过人机交互的方式进行方案的调整，通过系统生成科学合理的工作方案，并检验预案的合理性和有效性，以保证在突发事件发生时能够迅速、有效地采取应对措

施，并为预案的完善提供支持。

2. 研究现状

2.1 空间信息共享服务

空间信息是指与地球上空间位置有直接关系或间接关系的对象或现象的信息，也称为地理信息，它所表达的是真实

世界的特性。空间信息具有分布性、异构性、复杂性等特点。

空间信息共享技术和GIS 技术与应用的发展息息相关，GIS 技术的发展能明显改善空间信息共享技术的方法与模式，GIS 应用的推广和深入则相当程度上决定了空间信息共享技术的需求和规模。从早期的数据转换到目前的基于空间WEB 服务互操作，空间信息共享技术经历了数据转换、开放文件格式、标准交换格式、应用程序接口、空间数据库和空间WEB 服务集成几个阶段，随着时间的推移、技术的演化和发展，基于这些空间互操作技术的空间信心共享能力和

性能逐渐提高，从发展趋势来看，基于WEB 服务的空间共享技术是目前解决空间信息共享的核心。

2.2 应急辅助决策

突发事件应急的核心流程包括预防与应急准备、监测与预警、应急处置与救援、事后恢复与重建四个阶段。突发事件应急处置决策是整个应急管理过程中关键的部分，因为应急决策的质量往往直接关系到应对行动的效果和突发事件所

形成的最终损失或影响程度。

目前突发事件应急决策的研究主要集中在以下几个方面：

（1）在应急决策模型研究方面，一些学者借鉴其他领域的模型对突发事件决策进行了研究：如爱尔兰学者John Cosgrave 在描述了突发事件决策问题的特性的基础上，运用Vroom 和Yetton 的领导规范模型构建了突发事件决策的理论模型，建议决策者依据决策问题的特性，采用不同的授权程度对事件进行决策。Kelian 将军事战斗的经验决策模型引入突发事件决策之中，允许下属在充分理解任务和目标的情况下，根据先前经验对当前环境进行评估，依据经验找

出类似应对做法，对决策行动方案进行修订。

（2）在应急决策方法研究方面，一些学者在对突发事件进行研究时，利用应用数学和风险管理领域的效用分析、敏感性分析、概率分析等方法，对突发事件的应急决策进行了分析：如Noel Pauwels等人运用效用分析和敏感性分析方法对核泄漏事件发生后的撤退决策进行了分析。Hiroyuki Tamura等人运用决策树分析方法对灾害风险进行了分析。

此外，一些学者运用运筹学的方法，对突发事件发生后的人员的疏散和撤退进行了分析。从这些分析方法来看，它们主要基于经典决策理论的基础上，借用应用数学或风险管理理论的方法，从成本和风险的角度对已有的决策进行定性分析，

解决某一具体突发事件爆发后的应急决策问题。

（3）在应急决策模式研究方面，主要有基于统计分析的理性决策模式，注重实际环境约束的满意决策模式，借助群体协商的渐进决策模式。现在常用的是G.A.Klein 提出的RPD 决策模式(Recognition-primed Decision Model)，他从自然灾害现场决策特点着手对应急决策进行研究，指出决策人在动态环境中常根据其先前的经验，对当前的环境做出评估，依据经验找到类似的经验做法，并根据决策环境中的相似性等条件做出决策。这种决策模式关注的是方案的可

行性，决策的及时性和实施效果，是一种以认知为主的决策模式，有较强的环境适应性。

近年来，针对某些具体领域的实际应用研究计算机应急决策系统的设计与实现成为了突发事件应急决策系统研究的

主流。突发危机应急决策系统开发情况综述如下：

3. 应急空间信息共享服务平台

3.1 平台构成

应急空间信息共享服务平台的建设具体包括以下内容：

1）建立统一的空间信息资源管理平台，实现对遥感影像数据、矢量电子地图数据、DEM 数据、图片数据、三维环

视图片（全景图片）数据以及其他空间位置相关的基础空间数据的入库、更新和维护管理。

2）实现统一的可视化综合空间信息资源展示。将遥感影像数据、矢量电子数据、DEM 数据、地址数据、全景图片数据以及其他与空间位置相关的多媒体数据进行有效的集成和充分展示，实现空间信息资源数据基本应用展示。

3）建立统一的空间信息资源共享接口，主要是提供各种信息服务的接口，供各个委办局的业务应用系统进行接口

集成，进行地理信息的共享应用。

3.2 应急空间信息资源管理

(1) 应急空间信息分类

从突发公共事件的定义与分类中，我们可以归纳出城市应急信息资源的主要研究对象有：城市危险源；城市自然灾

害；城市重要机构及场所；城市公共基础设施；城市应急救援力量；城市应急救援设备设施。

根据应急管理的业务需要，对以上信息进行梳理，总结出如下应急空间信息资源组织管理逻辑分类：

a) 空间基础信息数据

空间基础数据主要包括城市遥感影像地图、数字高程模型、地址数据、以及数字线划地图。

b) 应急专题空间数据

应急专题空间数据分为监控目标数据和救援力量数据两大类。

(2) 基于Geodatabase 的应急空间信息组织管理

ESRI 的Geodatabase 地理数据库模型是按照“地理数据库—数据集—类”来组织GIS 空间数据的，下图是地理数

据库体系的数据组织模型图：

应急空间信息组织管理方案如下表所示：

3.3 空间信息数据和共享服务

(1)数据服务

空间地理信息数据服务包括以下几种模式：

a) 静态的数据拷贝共享模式

静态数据拷贝共享模式主要包括两种方法：一种为将空间数据进行打印输出，另一种模式为指定范围的空间数据转

换为shp 、dxf 文件进行输出与共享。

b) 动态的地图浏览共享模式

动态的地图浏览共享模式一般基于WMS 协议的地图数据发布、基于WFS 协议的矢量数据发布、以及基于图片服

务的方式进行发布。

c) 在线的地理数据库复制共享模式

基于从ArcGIS 9.2开始提供Geodatabase Replication数据服务方式，实现在两个或者多个Geodatabase 之

间实现数据的复制与同步。

(2) 应用服务

本方案中空间信息应用服务接口基于OGC 标准提供服务接口。

OGC 服务接口中最重要的一个标准就是WMS 、WFS 接口服务规范, 通过定义WMS 、WFS 规范，可以让用户通过浏览器用统一的方法访问满足规范要求的地图服务，而不必再考虑底层GIS 的差异性。通过这些接口的组合应用，我们就可以整合远程异质数据源的地理信息，并生成一幅综合的地图，从而实现真正意义上的GIS 应用互操作，最终解决空

间信息的数据和服务共享。

(3) 技术路线

ArcGIS Server是一个用于构建集中管理、支持多用户的企业级GIS 应用的平台，, 这些应用程序可以通过网络提

供地理信息的服务。ArcGIS Server是一套后台基于ArcObjects 搭建的强大的B/S开发工具。

本方案的空间数据和共享服务通过ArcGIS Server开发实现。通过集成开发实现数据的在线浏览、在线的Geodatabase replication，以及基于OGC 标准的应用共享服务。同时为了提高数据发布的效率和速度，利用

TileCache2.0技术，建立服务器端的图片缓存。

4. 城市应急辅助决策系统

4.1 系统结构

城市应急辅助决策系统的系统结构如下图所示：

4.2 主要系统功能

(1) 空间信息资源共享接口

基于GML 语言、或空间数据库复制服务提供空间数据服务，或通过OGC 应用服务接口提供应用服务，为集成推

理模块提供空间数据支持。

(2) 事件管理模块

实现对有关突发事件的基本信息、进展信息、处置信息、周边环境信息的采集汇总，同时系统对报送信息中的事发

时间、事发地点、报送单位等重要要素进行检查。

事件管理模块中采集的各种现场信息，是应急辅助决策系统的重要数据源。

(3) 模型库管理维护

该系统由模型库数据以及模型库管理系统构成，模型库用来存放模型，模型库管理系统主要有两方面的功能，一是

类似数据库管理系统的静态管理功能，二是模型的动态管理。

(4) 案例库管理维护

案例库管理维护模块将历史的典型案例按照案例结构化的方式进行存储管理，方便案例的检索推理，案例的结构化

表示结构如下：

案例库管理维护包括案例的增加、结构化表达、删除、修改、检索等功能。

(5) 知识库管理维护

知识库管理维护模块将应急事件处置知识按照规则结构化表达的方式进行存储管理，方便知识的检索，知识的结构

化表示结构如下：

知识库管理维护包括知识的增加、结构化表达、删除、修改、检索等功能。

(6) 预案库管理维护

提供应急管理机构应急预案的数字化管理，按照需要方便地查看预案启动条件、应急组织结构、应急响应流程、信

息报告流程、应急保障资源等信息。

预案库管理维护包括预案的增加、结构化表达、删除、修改、检索等功能。

(7) 集成推理模块

集成推理模块综合各方面的信息，尤其是案例库中的资源支持情况（资源类型、调度范围半径、资源数量等），通

过空间叠加分析、最短路径分析、最大覆盖范围分析，得出合理的资源调度方案。

集成推理模块主要功能包括案例智能检索匹配、空间分析、模型匹配、结果修正整合、案例保留等功能。

该模块的功能组成及关系如下图：

(8) 决策方案生成模块

对生成的各种备选方案及选择条件信息进行展示，并可将方案输出为用户可理解的通用文档格式。

5. 结语

基于空间信息共享的城市应急辅助决策系统在东方正通若干个应急平台中得到了广泛的应用，取得了较好的效果