基于情景重建的非常规突发事件应急处置方案的快速生成方法研究

发布时间：2017-06-16

 非常规突发事件的决策与处置已经成为国际社会共同面临的重大挑战。面对非常规突发事件，快速生成有效的应急处置方案可以在很大程度上减少事件所带来的生命财产损失。有学者研究认为，非常规突发事件的应急实时决策应当是基于情景的，对情景的认识与把握是决策者赖以决策的基础。正如人不能两次踏入同一条河，世界上没有完全相同的情景。但是，世界上却有很多相似的事件发生，也有很多相似的情景。这些事件与情景之所以相似，是因为它们包含了共同的要素。根据情景要素的相似性对情景进行重建，可以使得应急决策者能够最大限度地利用现有突发事件案例库，快速生成应急处置方案，对事件进行有效处置。

　　尽管情景分析技术在战略管理、计算机需求分析、环境研究、未来管理等领域已有较为广泛与成熟的应用，但在突发事件应急管理领域，有关情景的研究刚刚起步。在突发事件应急管理领域，情景研究被定位于一种基础性研究，是应急领域众多其它相关研究的基础，如应急预案的科学制定，应急资源的选址、布局与调配，应急实时决策等。非常规突发事件应急管理中的情景研究已成为当前应急管理研究的热点之一，然而，有关情景间的关系等基础性问题是情景在非常规突发事件应急管理中得以有效应用的前提基础，同时也是情景重建工作能够得以施行的理论基础。本文对此展开研究，并在此基础上，提出了一种基于情景重建的突发事件应急处置方案快速生成的方法。

　　一、情景间关系分析

　　情景重建过程的实质就是将已发生事件中情景相似的部分按照某种原则加以重新构建，以便在最短时间内利用历史情景组合出与当前情景最相近的情景，从而使决策者能够根据以往情景中的有效处置措施快速形成针对新情景的处置方案，做出有效决策。情景重建的过程中，必然要对情景间的关系进行分析，以便识别出两个不同情景间的相似程度。

　　（一）情景集

　　某一突发事件发生、发展、演变的过程中，决策者会面临着许多的情景，这些情景构成了一个集合，我们称之为情景集。此外，历史上一些典型的突发事件通过相关人员的归纳总结后形成书面的文字材料，其中所呈现的各类情景也构成了一个集合，这也是情景集。

　　1、单一事件情景演变中的情景集

　　（1）情景在空间上的分解

　　对于单一事件的情景在空间上的分解，可以采用情景树来表达。情景演变的过程始自一个初始情景，初始情景可能按不同的路线演变，其间经历许多中间情景，最终以结束情景终止整个事件的处置。现实中的情景演变应该是按照各种可能线路中的一条进行，而且要复杂得多。以2008年四川省汶川特大地震为例，假设我们固定某一时点，而从空间展开该情景，可以表示为图1的形状。S1是该事件的初始情景，S11、S12以及S13是该情景在空间上的分解，如S11代表唐家山，S12代表映秀，S13代表北川，这里的空间或者是受到灾害影响较为严重的地区，或者是影响应急救援和处置工作开展的瓶颈区域。可以将情景S1定义为一级情景，情景S11、S12以及S13等定义为二级情景，情景S111、S112等定义为三级情景，依此类推，直到情景在空间的分解达到该突发事件处置的最小单元，也就是说再向下分解，应急处置的效用开始降低时为止，情景的级数与图示中s的下标数字的位数是相同的，这样便于直观分析。如果将情景在空间上的展开看作是一棵情景树，那么一级情景就是这棵树的树根，也就是根情景，二级情景直至n—l级情景则是茎情景，而n级情景则是叶情景。通过将情景按空间的展开进行分级，可以明确决策主体间的关系。面向一级情景的决策由一级决策者制定，面向二级情景的决策由二级决策者制定，依此类推，面向n级情景的决策由n级决策者制定。这样可以使得决策者分权与分工明确，避免高压力环境下决策的混乱。当进行分权决策时，情景是自上而下在空间上的分解，而当高一级决策者进行决策时，则需要自下而上收集有关各分解情景的信息加以整合，最终做出全局性决策。

　　（2）情景在时间上的演变

　　图1所示是某一情景在空间上的分解定格在某一时点的情景，仅仅是情景在空间上的分解，是一幅画面由远及近地呈现，并没有考虑到情景在时间上的演变。考虑到情景在时间上的演变，可以把情景想象成一幅不断变化的画面，某一时点的整体情景则是由所展开的各个空间上的情景整合而成（如图2所示）。

　　在现实的突发事件处置中，情景随时间的演变应当是一幅连续的不断变化的画面，图2所示则是一帧帧断开的画面。这是因为决策者不可能针对所有时点上的情景进行决策，而只能是基于关键决策点上的情景进行决策。图2中所示的每一个平面图都是某一关键决策点的情景在空间上的展开。图中的虚线表示初始情景在空间上某点展开后的情景随时间的持续而演变的线路。需要注意的是，图中并投有明示出一些子情景可能会随着时间的演变而提前进人结束状态，也就是说，t0时刻所展示出的情景在时间轴上的其它时刻可能并不会全部出现。一些已经结束的情景在决策时无需考虑。那么，图中虚线所示的线路可能并没有到达整个事件处置结束时的时点，很有可能在中间的某一时点中止。

　　这些单一事件中的情景在空间上的展开以及随时间演变获得的情景构成了情景集。

　2、历史事件的情景集

　　历史上已发生过的典型非常规突发事件，事后需要对处置过程进行归纳总结，形成正式的文档，以供未来发生类似事件时加以借鉴。在每一个事件的处置过程中，都会面临着关键的决策点，在这些决策点上的决策应当是基于情景的。因此。在形成正式文档的时候，应当对决策时所面临的情景加以详细描述，并对那些基于情景的决策与处置措施加以详细记录，总结其中发挥效率的一面，同时对不良决策与处置也加记录与分析，以免后人重蹈覆辙，并在此基础上提出改进的措施，以供后人借鉴。这些已发生事件中的情景也构成了一个情景集。历史事件的情景集正是许多个单一事件情景在空间上展开与时间上演变所得到的各种情景集合。当某个单一事件作为历史事件，其演变过程中出现的各种情景作为一个集合被纳人到历史事件情景集中时，历史事件情景集与单一事件的情景集两者之间的关系是集合与子集的关系。

　　Ωm包含Ωs 

　　其中： 

　　Ωm指许多个已发生事件的情景集。

　　Ωs指某一个已发生的单一事件情景在空间上展开与时间上演变所得到的各种情景。

　　（二）情景间关系分析

　　只有找到情景间的相似之处，才可能开展情景重建工作。而分析情景间的相似之处，就必须要分析情景间的关系。

　　1、单一事件演变过程中的情景间关系分析

　　单一事件情景演变的过程中，可以从三个方面分析情景间的关系。一是分析某一情景在空间上展开而得到的根情景、茎情景与叶情景之间的相互关系；二是分析某一情景在空间上展开而得到的茎情景之间、叶情景之间的相互关系；三是分析固定空间下的某一情景随时间演变而变化的情景间的关系。

　　首先，我们分析根情景、茎情景与叶情景之间的关系。茎情景是根情景在空间上的展开，而叶情景则是茎情景在空间上的展开。前已提及，某一时点情景在空间上的展开是一幅画面由远及近地呈现，茎情景是根情景在某一空间上的具体呈现，因此，根情景应当包含茎情景，两者之间是包含关系，同理，茎情景应当包含叶情景。

　　其次，我们分析茎情景之间以及叶情景之间的关系。同一级别的茎情景之间是一种兄弟关系，叶情景之间也是这样一种关系。兄弟情景之间存在共性，即它们的构成要素中，灾害体的本源是相同的，但由于灾害体的发展与演变，使得兄弟情景中的灾害体并不一定相同。如汶川特大地震中，唐家山出现了堰塞湖，北川出现了泥石流和山体滑坡，就不属于同一种灾害。但是在受到地震本身影响方面，它们之间存在着共性。再如，不同的兄弟情景可能存着同样的抗灾要素，如同一支部队负责面向两个兄弟情景的救援工作。因此，兄弟情景之间是一种相交的关系。

　　最后，我们分析某一情景在不同时点所呈现出的情景之间的关系。前已述及，随着事件自身的发展、演变以及决策者和处置人员的干扰，情景呈现不断变换的画面。正是前一情景的存在，才会导致后一情景，因此，情景之间存在着顺序关系和因果关系。从相似性的角度进行分析，演变中的情景之间在灾害性、受灾体与抗灾体三个维度的要素中均有不同程度的交集，因此也存在着相交的关系。

　　通过以上对情景之间关系的分析，可以发现，决策者在做决策时，首要的是要识别当前的情景，并通过当前情景以及相关信息推断未来可能发生的情景，在此基础之上做出决策。同时，决策者还要关注同一级别以及级别更低的其它情景并做出综合分析。

　　2、历史事件情景集中的情景关系分析

　　由历史事件构成的情景集，以是否存在相同的情景要素为判断依据，其中的情景可能存在以下两种关系：

　　一是情景间具有共同的要素，如同一种类型的事件，或同一地点发生的事件，这类事件存在着共同的情景要素，因此，它们的情景具有相交的关系。二是情景间没有任何共同的要素，这类事件的情景为独立关系。在这里，对于情景重建有意义的是相交关系。

　　3、当前事件中的情景与历史事件情景集中的情景关系分析

　　分析事件演变过程中的情景之间的关系，以及历史事件的情景关系，都是为情景重建做准备。所以，重点要分析当前事件中的情景与历史事件情景集中的情景关系，有价值的关系包括情景相交关系与情景包含关系。包含关系是指如果情景S1的构成要素都包括在情景S2中，那么情景S2就包含情景S1；相交关系则是指情景S1和情景S2有共同的要素，如图3所示。

　　分析情景间的相似性，最关键的两类关系就是相交关系和包含关系。两个情景之间的相似性有强有弱。两个情景拥有的共同要素越多，情景的相似性越强。而具有相同的共同要素数量的情景，相同要素中所包含的核心维度要素越多，情景的相似性就越强。

　　情景间的关系情况总结如表1。

　　二、基于情景重建的突发事件应急处置方案的快速生成

　　界定了情景集的概念并分析了情景问的相互关系之后，就可以开展情景重建工作了。

　　（一）情景重建的概念

　　由于非常规突发事件的无前兆以及后果严重性等特性，使得非常规突发事件难以采用常规方式开展处置，这就使得针对常规突发事件非常有效的应急预案在非常规突发事件上难以得到有效应用。尽管如此，世界上所发生的任何事件都不会是全新的、完全独立的，总是与其它事物存在着或明或暗的联系，或多或少隐含有其它已发生过事件的影子。通过将这些已发生事件与当前所发生的非常规突发事件相重叠的情景按照一定的原则进行拼接，就可以快速构建出与当前情景最接近的情景。这种通过从已发生过的突发事件提取相关情景重新组建新的与当前情景相似度非常高的情景过程称为情景重建。

　　基于情景重建的应急处置方案的快速生成有一个前提，那就是突发事件应急管理中的处置方案是基于情景的。只有这样，当通过情景重建的方法组合出当前的情景时，原有的那些基于情景的方案才能够通过整合用于当前的情景。 
 

　（二）基于情景重建的情景要素的分级

　　从已发生过的事件中寻找相似情景进行拼接，需要从已有的案例库中快速提取与当前情景最直接有关的信息，这就涉及到如何快速、有效地设定情景查询功能。两个不同的情景之所以具有相似性，是因为这两个情景拥有共同的情景要素，有效地情景查询必定是基于对情景共同要素的识别基础之上的。不同的要素对于情景的确定，其贡献程度是不同的，因此，有必要对情景要素按其贡献度进行分级，这对于快速、有效地进行情景重建，进而促进应急决策者做出快速、有效地决策是非常必要的。

　　可以从灾害体、受灾体和抗灾体三个维度来确定情景的要素构成。其中受灾体是情景描述的核心维度，灾害体和抗灾体是情景描述的支持维度。因此，当某一时间发生，决策者此时已知事件的类别和级别以及发生时间（由于信息的不完备、不确定以及不精确，事件的类别、级别和时间可能是不确定的，如汶川特大地震，最初判断是里氏7.8级，后期则被认定为里氏8.0级），决策者在掌握了灾害的类别与级别后，最关注的是灾害发生地的情况。因为灾害发生地的人口密度与人口分布、地理与人文环境、经济发达程度（对生命线的依赖性，也意味着脆弱性）等因素一方面决定着灾害所带来的生命财产损失的大小，另一方面，还决定着抗灾所应采取的手段以及所需的资源。由于事件刚刚发生，决策者所掌握的有关受灾体的各种信息非常有限，其决策往往依赖于通过对灾害发生地相关情况以及灾害本身的类别与级别进行分析，对受灾情况做出初步评估，也据此在第一时间内做出一系列的决策。因此，当某一非常规突发事件发生，决策者首先要从事件库中查询到与这一事件类别相同的事件，再输人事件级别，寻找匹配的事件，接着输人事件发生地点，探寻现有受灾体的相关信息。之后输入抗灾体的相关信息，如应急救援人员和应急资源的分布情况。通过对这些信息的掌握，做出初步的决策。如果我们按关键要素重要性从大到小的顺序输人查询条件，能够查询到的相似情景越多，则情景重建的可能性越大，做出有效决策的可能性与有效性也越高。

　　因此，在突发事件应急响应阶段，为了能够在尽可能短的时间内做出有效决策，应当对情景要素的重要性进行排序，以在最短的时间内获取最有效的信息。以上文为例，情景要素按重要程度排序如下：

　　事件类别>事件级别>事件发生地点>应急救援队伍>应急救援资源

　　情景要素的重要性程度应依事件的不同而有所改变，应当在确保灾害损失最小化的原则下灵活掌握。

　　（三）基于情景重建的突发事件应急处置方案快速生成程序

　　1、突发事件案例库的建立

　　情景重建的前提是存在着可供利用的突发事件案例库。因此，决策者欲在非常规突发事件的实时决策中有效利用情景重建这一方法，必须先建立突发事件案例库。

　　（1）建立突发事件案例库的主体

　　案例库的建立是一项长期而需要坚持的工作，需要有专门的部门、专门的人员负责这项工作并持之以恒。由于建立案例库的目的主要是为了情景重建，是为了突发事件应急决策人员快速、有效地做出决策，建立案例岸的主体应当与各级政府负责应急工作的主体一致，更确切地讲，应当与制订应急预案的主体一致。因此，为使情景重建所依赖的案例库能够真正得以在现实的应急处置中应用，建议案例库的建立应在事件发生后，由关键决策与处置人员在一定的时间内基于情景重演的方法，在对当时的处置方案进行科学的后评估之后，按照规定的要项与格式写出情景的演变过程与事件的处置经过以及对处置方案与措施的评估结果。之后交到政府相关部门，经审核后统一备案，由相关部门将其加人到案例库中。

　　（2）突发事件案例库的主要内容

　　突发事件案例库由大量按相关类别归好类后的突发事件构成。而每一例突发事件则包含着随空间而展开的情景以及这些情景在时间上的演变而得到的情景。这些事件、情景和针对每一个情景所做出的决策与处置以及对这些决策与处置的效用评估构成了案例库的主要内容。

　　值得注意的是，案例库的建立本身是一个长期的过程，需要不断更新与维护。也就是说，案例库需要随着现实中我国乃至世界发生的各类突发事件的发生、处置、结束而不断有选择性、有针对性地更新。同时，剔除一些过时的处置措施（如限于当时的科技、经济等方面的条件而采取的当前已不适用的措施），补充新的更恰当的处置措施。

　　（3）典型事件与典型情景的选择

　　建立突发事件案例库，必须要选择典型事件与典型情景，这是因为冗余信息不利于判断与决策，而过多的不典型的事件与情景会干扰决策者的判断与决策。

　　①典型事件的选择

　　典型事件应符合以下条件中的一条：一是事件的演变非常复杂；二是事件所造成的后果非常严重（如巨大的生命财产损失、广泛深远而不利的生态影响，前者如汶川特大地震，后者如大连港输油管道爆炸）；三是事件中有重大决策失误，进而导致更为严重的后果（如吉林石化爆炸因决策失误导致的松花江水污染）；四是事件有广泛值得借鉴的意义。

　　如果事件符合以上所列条件中的一条，就可以考虑将该事件纳人到事件库中。

　　②典型情景的选择

　　某一事件演变的过程会出现大量的情景，决策者不可能针对所有的情景做决策，而只需选择那些关键决策点上的情景。所谓的关键决策点是指这样一些时点：一是情况紧急不得不做出决策的时点；二是决策会对处置效果带来巨大影响的时点；三是决策面临两难问题，不得不做出选择的时点。决策者在这样一些时点所需面对的情景称为典型情景。 
 


　2、基于情景重建的应急方案的快速生成流程

　　情景重建的工作应按照一定的程序开展，使得紧急环境下的情景重建能够有序、有效地进行，以利于决策者快速做出决策。

　　（1）确定事件类别与级别

　　事件发生后，首先要通过各种可信渠道确定事件发生的类别与级别，以便在第一时间内估计、确定事态的严重性。这一步非常关键，因为如果事件的类别与级别不准确，就会使得决策失效。

　　（2）事件查询

　　依一级检索，二级检索从案例库中调用相关事件，以事件类别为关键词进行事件查询，得到与此事件类别相同的其它事件。再以级别为关键词，就会得到与此事件类别与级别均相同的其它事件。如果查询到相关事件，进一步查询相关事件的处置情况，根据此时所获得的实时信息，再借鉴相关事件的处置情况，做出事发响应时的决策。

　　（3）情景查询

　　事发响应时的决策往往是综合部署，具有全局性的优点，但在精准与具体方面则有欠缺。随着事件的进一步发展，需要做出越来越明确、具体的决策，而此时所获得的信息也更丰富。这时可以根据所获得的实时信息对情景做出初步判断，以情景构成要素为关键词查询历史情景，检索到相关情景。

　　（4）进行情景要素的匹配度分析

　　当通过情景查询搜索到与当前情景相似的情景时，就要对两个情景的相似性进行评估，主要是考查两个情景构成要素的匹配度有多高。如果两个情景所包含的共有要素越多，则两个情景的相似度就越高。当共同要素的数目相同时，共有要素中的核心要素越多，则情景的相似度就越高。如果两个情景有很多的共同要素，但其中并不包含核心要素或核心要素很少时，如何判断相似度，就需要决策者根据现实情况给出权重了。

　　（5）情景重建

　　当通过情景查询与情景要素的匹配度分析，确定了与当前情景匹配度较高的几个情景之后，就要进行情景重建工作了。情景重建的过程包括几类操作，分别是：分解、剥离、合并、整合。其中分解是指将历史情景按照一定的原则分成几个有机部分；剥离是指将这些构成情景的有机部分分离开，找出与当前情景相似的部分；合并是指将与当前情景相似的有机部分合并在一起；整合是指把合并在一起的有机部分做进一步的整理，以期得到与当前情景最为相似的情景。经由这几类操作，决策者就可得到与当前情景相似度非常高的由历史情景组合而成的情景。

　　（6）快速应急方案的生成

　　在通过情景重建的方法生成与当前情景最为相似的情景之后，利用历史情景中相应的处置措施进行分解、剥离、合并与整合的工作，应用历史情景中值得借鉴的处置措施，快速形成处置方案。这样得出的处置方案是一个尚待完善的方案，需要决策者根据对当前收集到的信息进行分析，再凭借自身的处置能力与经验对方案加以整合与改进。

　　基于情景重建的应急方案快速生成的程序如图4所示。

　　3、基于情景重建的决策与全新决策之间度的把握

　　决策者在利用情景重建生成处置方案时，会面临这样一个问题，即面对一个新的情景时，是进行情景重建，充分利用历史事件的处置措施好呢，还是做出一个全新的决策好？这可以分为以下几种情形加以区别对待：

　　一是当决策者通过实时信息充分掌握了所面对的情景，并对如何处置胸有成竹时，可以选择做出一个全新的决策。

　　二是当决策者处于非常紧急的情况下，来不及调用事件库与情景库中的资源，需要做出全新的决策。

　　三是决策者所处地点无法连接到事件库与情景库时，需要做出全新决策。

　　四是事件库中的事件以及情景库中的情景与决策者当前所面对的事件与情景相似度非常低时，需要做出全新决策。

 

 

　　作者简介

　　姜卉，中国科学院研究生院工程教育学院讲师、博士。侯建盛，副研究员，中国地震局震灾应急救援司应急协调处处长。