基于案例决策理论的人群聚集区域公共安全应急方案选择方法

□刘 爽 曹萍萍,2 蔡青青

[1. 中国刑事警察学院 沈阳 110854；2. 辽宁大学 沈阳 110136；3. 华东理工大学 上海200237]

引言

近些年，人群聚集的娱乐活动、商业活动、体育活动、文化活动等越来越多地被公众所关注。这些活动具有一个共同特点，就是活动场地空间有限且参与人数众多。例如，沈阳五爱市场日均客流量超过30万人次；2015年中超联赛平均每场观众人数达到22 580人；2016年北京地坛春节庙会5天内接待游客总人数达80余万人。由于聚集的人群在指挥、控制和疏散等方面均存在着一定困难，一旦发生治安事件或安全事故，往往会造成较大的人员伤亡和严重的财产损失，且易引发一定范围内的社会恐慌。鉴于此，人群聚集区域的应急管理研究受到了学者们的高度关注[1～8]。例如，Lee和Hughes[1]对已发生的人群拥挤和踩踏事故数据进行分析，探究聚集人群的行为与行动规律；Heigeas等[2]针对紧急事件环境中的人群聚集行为进行了研究，通过构建粒子模拟系统来对此种环境中的人群行为演变方式进行分析；Liu等[3]针对地铁车站中存在的拥挤踩踏风险进行研究，建立了基于DEA的风险评估模型；Wagner和Agrawal[4]采用仿真模拟的手段分析了音乐会现场可能发生的火灾事故，并基于群体行为评估系统对人群疏散的过程及效果进行了研究；刘德海和苏烨[5]构建了群体性事件应急处置的社会调解、信息预警和警力防御的优化模型，分析了多种应急处置措施的最优方案，并在冲击行动类型和防御目标的四种信息情景下对理论结果进行数值分析。

为了能够对人群聚集区域的公共安全风险进行有效防控，如何选择合理有效的应急方案显得尤为重要。目前，关于人群聚集区域应急方案选择方法的研究尚不多见，但可以看到针对其他突发事件背景下的应急方案选择（确定）方法的研究。这方面的研究可大体分为两类：一类是基于多属性决策技术而提出的应急方案选择方法[9～12]，例如，Xu等[9]建立了自然灾害应急中的群体决策模型，并提出了一种去除风险的调节决策方法；Li 和Cao[10]给出了一种基于扩展TODIM方法的多属性应急决策方法，并以旅游景区的人群聚集风险为例说明了所提方法的适用性；Liu等[11]给出了一种基于故障树的突发事件应急风险决策方法；刘洋等[12]针对突发事件的演变过程中具有多种状态的应急决策问题，提出了一种基于概率计算的应急方案评价值排序方法。另一类是基于案例推理技术（Case-based Reasoning，CBR）来研究应急预案选择或生成问题[13～20]，例如，Ricci等[13]针对森林火灾应急救援问题进行研究，基于案例推理技术给出了应急决策方法；姜艳萍等[14]对案例相似度计算进行深入研究，并以森林火灾发生后的应急响应为背景提出了一种应急方案选择方法；Fan等[15]针对煤矿瓦斯泄露的应急决策问题，提出了一种基于CBR的应急方案选择方法；张恺[16]针对动态应急响应问题进行研究，通过情景相似度比较进行方案选择，给出了应急方案的动态调整方法；郑晶和张恺[17]针对案例决策中决策者存在后悔规避心理行为的问题，提出了一种基于CBR的瓦斯爆炸案例决策方法；谭睿璞等[18]在研究异质信息的基础上，提出了基于案例推理的应急决策方法。

需要指出的是，一方面，基于多属性决策技术而提出的应急方案选择方法，通常需要获取不同属性下采用各应急方案的损益值等信息，而对于人群聚集区域的公共安全应急管理来说，由于环境状态复杂多变，往往很难准确获取所需的损益值，这就影响了多属性决策技术在解决该问题中的可用性。另一方面，利用CBR技术进行应急方案选择，虽然可避免获取损益值的困扰，但该决策技术是在历史案例库中寻找相似的、成功的案例加以运用，其无法做到借助历史案例来对新拟定的解决方案判断优劣。事实上，Gilboa和Schmeidler所提出的基于案例的决策理论（Case-based Decision Theory,CBDT）可以较好地解决CBR的不足，该方法通过同时测定当前问题和备选方案与已有案例之间的联系，从而对各备选方案进行综合评估[21～24]。鉴于此，本文借助CBDT的思想，给出一种人群聚集区域的公共安全应急方案选择方法。通过计算目标案例与历史案例的相似度，获得备选应急方案的效用值，并根据效用值的大小来确定当前公共安全应急问题的应急方案。

一、问题描述

若要准确地描述一个案例，需要对该案例的应急问题和应急方案进行细致的刻画。通常，应急问题、应急方案以及应急方案的实施效果均应借助多个属性来刻画，并且不同属性值的类型可能存在差别。例如，在某景区人群聚集风险事件的应急处置中，所涉及的应急问题可借助景区规模、人群密度和疏散通道数量等属性来刻画，其中“景区规模”的属性值应为符号型，“人群密度”的属性值可为区间数型，“疏散通道数量”的属性值应为数值型；相应的应急方案可由工作人员数量、聚集人群疏导方法等属性来刻画，其中“工作人员数量”的属性值应为数值型，“聚集人群疏导方法”的属性值可为符号型；应急方案的应急实施效果可由应急措施效果评价、游客满意度等属性来刻画，这些属性值应为语言短语型。在本文中，考虑4种类型的属性值，即符号型、数值型、区间数型和语言短语型。

下面分别给出公共安全应急问题、应急方案、以及应急实施效果的属性（值）及其权重的符号含义说明（参见表1和表2）。

表1 公共安全应急问题的属性（值）描述

表2 应急方案和实施效果的属性（值）描述

（一）公共安全应急问题的属性（值）及其权重的符号含义说明

（二）应急方案的属性（值）及其权重的符号含义说明

（三）应急方案实施效果的属性（值）及其权重的符号含义说明

基于上面的论述，本文要解决的问题是：针对当前需要解决的人群聚集区域公共安全应急问题，依据应急问题和应急方案在历史案例和目标案例下的属性值和属性权重，以及应急方案在历史案例中的应急实施效果和应急方案在目标案例下的成本等，如何通过某种决策分析方法在多个备选应急方案中选择出最优的应急方案。

二、公共安全应急方案选择方法

（一）目标案例与历史案例的相似度计算

如上文所述，目标案例和历史案例均刻画为二元组形式，即案例=（人群聚集区域公共安全应急问题, 应急方案）。因此，若要度量目标案例与历史案例的相似程度，既要考虑两者关于公共安全应急问题的相似程度，也要考虑两者关于应急方案的相似程度。在分别计算出关于人群聚集区域公共安全应急问题和应急方案的相似度后，将两者集结可计算出目标案例与历史案例的相似度。下面给出具体的计算公式。

（二）应急方案实施效果的效用值计算

（三）备选应急方案的择优

三、算例

下面以W景区的防范人群拥挤聚集风险的应急方案选择为背景来说明本文方法的应用。为了能够有效防范W景区可能造成的人群拥挤风险，该景区应急管理部门需事先制定出有针对性的风险防控应急方案。该景区的应急管理部门收集了若干个旅游景区人群聚集风险应急响应的历史案例，经过比较分析，挑选了10个与当前应急响应情境相似的历史案例作为决策参考。具体地，案例所属的应急问题借助5个属性来刻画：景区规模（）、人群密度（）、老人儿童所占比例（）、人群不安全行为（）和应急通道数量（）；应急方案借助5个属性来刻画：工作人员数量 （）、应急医疗救援能力（，用0～100的评分值表示）、游客进入策略（）、游客安全提示 （）和聚集人群疏导方法（）。应急实施效果借助3个属性来刻画：应急措施效果评价（）、游客满意度（）、景区收入影响程度（），均采用7粒度语言短语集（={（非常差/低）,（很差/低）,（比较差/低）,（一般）,（比较好/高）,（很好/高）,（非常好/高）}）来刻画。

该景区应急管理部门通过聘请领域专家进行评判，确定出应急问题的属性权重向量为（0.10,0.25, 0.25, 0.25, 0.15），应急方案的属性权重向量为（0.20, 0.20, 0.20, 0.15, 0.25），历史案例中应急方案的应急实施效果的属性权重向量为（0.5, 0.3, 0.2），并初步拟定了3个备选应急方案、和。备选应急方案的成本向量为（单位：万元）。表3给出了应急问题的属性值信息，其中包括历史案例中的应急问题的属性值和当前公共安全应急问题的属性值。表4给出了应急方案的属性值信息，其中包括历史案例中的应急方案的属性值和备选应急方案的属性值。表5给出了历史案例中应急方案的应急实施效果的属性值。

表3 应急问题的属性值信息

表4 应急方案的属性值信息

表5 历史案例中应急方案的应急实施效果的属性值信息

下面给出依据本文提出方法的部分计算过程与结果。首先，依据式（1）～（4），可计算出应急问题的相似度其计算结果如表6所示。

表6 应急问题与 的相似度

表6 应急问题与 的相似度

当前应急问题images/BZ_69_642_1637_676_1674.png历史案例中的应急问题images/BZ_69_810_1637_844_1674.pngimages/BZ_69_979_1637_1012_1674.pngimages/BZ_69_1147_1637_1180_1674.pngimages/BZ_69_1315_1635_1348_1676.pngimages/BZ_69_1483_1635_1516_1676.pngimages/BZ_69_1651_1637_1684_1674.pngimages/BZ_69_1819_1637_1852_1674.pngimages/BZ_69_1987_1637_2020_1674.pngimages/BZ_69_2149_1637_2195_1674.pngimages/BZ_69_383_1690_416_1727.png0.578 5 0.621 2 0.545 1 0.407 0 0.439 4 0.460 4 0.513 8 0.581 6 0.511 6 0.506 6

表7 备选应急方案与 历史案例中的应急方案的 相似度

表7 备选应急方案与 历史案例中的应急方案的 相似度

备选应急方案images/BZ_69_644_1924_674_1962.pngimages/BZ_69_810_1924_844_1962.pngimages/BZ_69_979_1924_1012_1962.pngimages/BZ_69_1147_1924_1180_1962.pngimages/BZ_69_1315_1922_1348_1964.pngimages/BZ_69_1483_1922_1516_1964.pngimages/BZ_69_1651_1924_1684_1962.pngimages/BZ_69_1819_1924_1852_1962.pngimages/BZ_69_1987_1924_2020_1962.pngimages/BZ_69_2149_1924_2195_1962.png0.737 8 0.343 2 0.593 4 0.132 2 0.225 6 0.204 6 0.222 2 0.301 0 0.440 0 0.322 2images/BZ_69_379_1977_420_2015.pngimages/BZ_69_377_2027_423_2065.png0.400 0 0.330 2 0.621 2 0.209 0 0.572 6 0.505 6 0.190 0 0.147 6 0.362 2 0.232 0images/BZ_69_379_2077_420_2115.png0.466 2 0.227 6 0.610 0 0.501 4 0.337 2 0.380 0 0.276 6 0.380 2 0.332 8 0.387 2

表8 目标案例与历史案例的相似度

表8 目标案例与历史案例的相似度

目标案例images/BZ_69_474_2306_578_2343.png历史案例images/BZ_69_652_2306_756_2343.pngimages/BZ_69_829_2306_933_2343.pngimages/BZ_69_1007_2306_1111_2343.pngimages/BZ_69_1184_2304_1289_2345.pngimages/BZ_69_1362_2304_1466_2345.pngimages/BZ_69_1540_2306_1644_2343.pngimages/BZ_69_1717_2306_1821_2343.pngimages/BZ_69_1895_2306_1999_2343.pngimages/BZ_69_2081_2306_2210_2343.pngimages/BZ_69_272_2359_389_2392.png0.653 3 0.461 7 0.568 7 0.232 0 0.314 8 0.306 9 0.337 9 0.418 4 0.474 5 0.404 0images/BZ_69_272_2405_389_2438.png0.481 0 0.452 9 0.581 9 0.291 7 0.501 6 0.482 5 0.312 4 0.293 0 0.430 5 0.342 8images/BZ_69_272_2450_389_2484.png0.519 3 0.376 0 0.576 6 0.451 7 0.384 9 0.418 3 0.377 0 0.470 2 0.412 6 0.442 9

表9 应急实施效果的效用值

表9 应急实施效果的效用值

images/BZ_69_309_2612_342_2654.pngimages/BZ_69_512_2612_546_2654.pngimages/BZ_69_715_2612_749_2654.pngimages/BZ_69_919_2612_952_2654.pngimages/BZ_69_1122_2610_1155_2656.pngimages/BZ_69_1325_2610_1358_2656.pngimages/BZ_69_1528_2612_1562_2654.pngimages/BZ_69_1731_2612_1765_2654.pngimages/BZ_69_1935_2612_1968_2654.pngimages/BZ_69_2134_2612_2175_2654.png0.725 5 0.688 5 0.857 0 0.801 9 0.723 6 0.577 0 0.675 1 0.753 4 0.808 5 0.730 4

表10 备选应急方案排序结果

四、结束语

本文针对人群聚集区域公共安全应急方案选择问题，给出了一种基于案例决策理论的应急方案选择方法。在该方法中，将多种形式属性值下的人群聚集区域公共安全应急问题的相似度和应急方案的相似度进行了有效刻画，并将其综合得到目标案例与历史案例的相似度；然后在考虑目标案例中应急方案的实施效果以及目标案例中备选应急方案的成本的基础上，利用CBDT思想求取各备选应急方案的综合效用值，并据此为目标案例选择合适的应急方案。本文提出的方法具有概念清晰、计算简单等特点，为解决人群聚集区域公共安全应急方案选择问题提供了一种新的途径。在今后的工作中，可进一步研究信息不完全情形下基于案例决策理论的应急方案选择方法，以及多元异质案例信息环境下的应急方案选择方法等。