基于信息粒度的地震应急产品分类方法初探

摘 要：文章提出了一种基于信息粒度的应急产品分类方法，以每一个应急产品为信息粒单位，用属性矩阵从六个方面来描述信息粒，并建立应急产品资源池，所有收集到的应急产品都以信息粒的方式存放在资源池中，根据不同的对象提供差异性的应急产品服务。该方法很好的表现了地震应急过程中，应急产品所具有的动态性和信息服务对象的层次性需求，规范了海量信息的处理方式，提高了地震应急的时效性。

关键词：应急产品；信息粒；属性矩阵；分类方法

引言

地震应急产品从广义上来讲就是地震及其震害的各种信息表达方式。若以地震发生时间为界，震前的产品主要有9大类42子类基础数据[1]、各种规模的地震演练资料等，震后的产品主要有灾情信息、震害评估、救援评估、社会服务资料等。从汶川8.0级地震和芦山7.0级地震的经验来看，地震发生后，汇集到指挥部的各类信息纷繁复杂，对这些信息分析处理耗时费力，这给灾情分析和应急救援决策造成了困难。如果能对这些应急产品进行快速准确的分类，将大大提高应急效率。

1 地震应急产品的信息粒表示

信息粒是现实世界的抽象，广泛存在于现实世界中。信息粒化旨在建立基于外部世界的有效的并以用户为中心的概念，同时简化我们对物理世界和虚拟世界的认识，粒度计算一般包括粒的构造和粒的计算，粒的构造旨在建立现实事物的粒概念，“粒度计算”这个词由zadeh等[2，3]在1997年提出，主要研究空间的粒化和粒的计算等。空间的粒化是根据有用的信息将空间中的个体聚集成不同的类，通常把这些类称之为粒，粒中的元素可以理解为个体的实例。粒的计算简单的说，可以理解为如何进行粒化。

地震发生后，若以时间为发展轴线，对地震灾害的处理分三个阶段：应急响应期、应急处置期和恢复重建期，应急响应期一般指地震发生后15到30分钟的时间段，这阶段所提供的应急产品一般都是静态的，主要有地震三要素和地震灾害评估系统所提供的各种数据，应急处置期指从响应期结束到地震应急基本完成的阶段，这个阶段是地震灾害处理的重点阶段，所提供的应急产品具有很强的动态性，主要包括的应急产品有：震源机制、灾情简报、各类专题图件、分層级的辅助决策文档、遥感解释、舆情监控、系统状态等，所服务的对象也很广泛，主要有：各级抗震救灾指挥部、市州防震减灾局、应急协同单位、各业务系统管理员、社会公众等，恢复重建期指从地震应急完成到灾区恢复生产生活的阶段，能够提供的应急产品主要是面对震区各级政府用于灾后重建的数据，包括抗震设防区划和地表破坏信息等，这部分产品也基本是静态的。

1.1 动态类信息粒的可信度分析

从地震应急的角度来看，更关心的是动态类应急产品，即应急处置期产出的应急产品，这类产品的获取直接影响着应急工作的进程，我们把动态类应急产品归类为信息粒，对信息粒准确的描述，就是对地震灾情的准确描述。

1.2 动态类信息粒属性矩阵

由于动态类应急产品需要不断修正和更新，所呈现的信息粒也会经历由粗到细的变化，为了准确地刻画信息粒的变化情况，便于指挥部提供有层次感的地震灾情信息，这里需要分析信息粒度，即信息粒的属性。

从信息粒本身的角度来讲，应急产品最重要的是可信度，可信度作为信息粒最重要的属性，可信度受地震发生间隔时间与信息收集能力的限制，可信度包括理论可信度、数据可信度、时间可信度，用百分比来刻画可信度，百分比越大可信度越高。

理论可信度：有些数据需要理论的支持，例如地震灾害评估数据，地震发生后，为了了解此次地震的规模，需要做地震预评估，目前用的比较多的是以震害矩阵和烈度衰减关系模型来评估地震人员伤亡与经济损失，这些模型参数需要根据实际调查数据随时修正，所得到的评估信息也会越接近实际灾情。

数据可信度：地震发生后，会根据基础数据制作各种类型的专题图，这些数据具有一定滞后性，有些不能反映最新的灾区情况。从各方反馈到指挥部的数据，也经常处于不断变化和修正的状态，准确地给出由这些数据生成的地震应急产品的可信度，直接关系到救援的效率。

时间可信度：如前所述，地震发生后，随着时间的推移，产生的地震应急产品会越来越真实地反映灾情的情况，有些重要的信息，必须要时间的积累才能统计出，例如各方非常关心的准确伤亡数字，这也是信息粒非常重要的属性。

从信息粒服务对象的角度来看，这些服务对象包括专业救援队、公众、应急协同单位等，他们对信息精度即信息粒的粗细程度要求不一样，对地震灾情关心的角度体现在应急产品的种类上也有很大区别，由于信息的变化属性，信息的提供也会受到很多的限制。这些限制大致包括区域受限、内容受限、服务受限三个方面，用百分比来刻画受限度，百分比越大受限程度越大。

区域受限：地震特别是大的破坏性地震发生后，受天气、道路状况、救援能力的限制，有些极震区不能很快得到灾情信息，这时所提供的应急产品可能不包括该地区的内容，标明信息粒的区域受限属性，可以全面描述信息粒所提供信息的范围。

内容受限：内容受限一般指客观受限，有些信息不可能在地震发生后就能马上得到，基础数据也不能描述这部分信息，例如房屋受损的面积、人员伤亡的动态统计数据、次生灾害的情况等，需要根据灾情的反馈不断修正，灾情的获取程度受客观条件的制约，这些信息称为客观受限信息。

服务受限：服务受限一般指主观受限，有些应急产品会因为对象不同或者保密需要不能全面提供给服务对象，或者说会根据服务对象的不同提供不同精度、不同范围的信息粒，例如涉及国家安全的信息，这些信息受到所服务对象的主观限制。

从信息粒本身和信息粒服务对象两个方面分析了信息粒的属性之后，我们可以根据信息粒度的六个属性建立一张信息粒属性矩阵表，矩阵的列表示应急产品，行表示信息粒属性，矩阵的赋值根据地震应急发展阶段，应急产品在相应属性下体现程度赋予权值，这些权值将会随着地震应急的进行不断发生变化，通过给出属性值的大小，数量化的描述地震应急产品，这样做的好处可以把应急产品的动态性和服务对象的层次性需求数量化，便于准确的描述信息粒度，实现了应急产品从“形”到“数”的转变。地震应急某一阶段的信息粒属性矩阵如表1所示。

表1 地震應急产品信息粒属性矩阵表

2 地震应急产品资源池的建立

地震发生后，汇总到指挥部的应急产品会随着救援进程的推进不断变化，一般距离地震发生的时间越长，指挥部根据经各方汇总的数据产出的应急产品会越多，信息量也越大，指挥部需要对这些海量数据进行处理，然后根据粒度属性权值给不同服务对象提供不同粒度的应急产品，为了准确快速地对这些产品进行分类，建立一个地震应急产品资源池，资源池内的应急产品基于表1所示的属性矩阵来构造粒度。应急产品资源池工作模式如图1所示。

3 结束语

文章主要对动态类应急产品用信息粒来表示，并以信息粒属性矩阵建立了应急产品资源池，实现了应急产品的定量描述。对地震应急产品用粒度来刻画，可以表达应急产品不断更新的动态性，是对应急产品从模糊到准确再到精确的描述，从服务对象来看，则体现了应急产品的层次性，对不同的服务对象提供不同粒度的产品，方便了产品的规范和管理，为地震应急的顺利进行提供了可靠保证。

地震应急产品是对海量数据进行处理，若人工来对粒度属性矩阵进行赋权值显然非常耗费时间，对地震应急的效率是相当大的挑战。最好的办法是借助人工智能由计算自动完成粒度矩阵赋值，这将会涉及到模糊理论与粗糙集[4，5]等方面的知识，作者将在后续工作中做进一步讨论。

参考文献

[1]聂高众，陈建英，李志强，等.地震应急基础数据库建设[J].地震，2002，22（3）：105-112.

[2]L.A.Zadeh.Towards A Theory of Fuzzy Information Granulation and Its Centrality In Human Teasoning And Fuzzy Logic[J].Fuzzy Sets and Syetems， 1997，19：111-127.

[3]T.Y.Lin.Granular computing，Announcement of the BISC Special Interest Group on Granular Computing[J].1997.

[4]徐优红，竺定宏.粗糙集近似与信息粒度[J].计算机科学，2008，35（3）：222-224.

[5]徐久成，沈钧毅，安秋生，等.基于信息粒度与粗糙集的决策细化研究[J].西安交通大学报，2005，39（4）：335-338.

作者简介：周文（1983-），男，四川达县人，成都理工大学信息科学与技术学院硕士研究生在读，主要从事地震灾害预警与灾害应急处置方面的研究。