第一章 绪论

一、问题提出

目前，我国正处在经济社会转型期，社会不稳定因素增多，突发事件时有发生且呈上升趋势。例如2003年SARS蔓延、2005年吉化苯胺装置爆炸造成松花江水污染事件、2008年南方地区冰冻雨雪灾害、“5 ·12” 汶川大地震、2010年玉树地震和舟曲特大泥石流灾害等突发事件，给我国的经济和社会造成了严重冲击，带来了巨大的经济损失和严重的社会问题，已成为我国构建和谐社会和实施可持续发展战略的巨大隐患。

本书涉及的非常规突发事件（Unconventional Events） 特指社会没有或极少经历过的、缺乏对其演化规律知识和处置经验的大规模突发事件 （Extreme Events）。它们往往突然发生，造成或者可能造成严重社会危害，从而需要社会组织采取行动予以应对，对政府和社会如何采取有效的应急管理手段和措施提出了挑战。与一般突发事件或灾害不同，非常规突发事件具有复杂性、衍生性、传导变异性、快速扩散性和耦合性等特征，是一种社会非常态，一般表现为全新类型、全新属性或全新危害特征的灾难，其应对过程与一般突发事件应对过程有很大差异。

非常规突发事件的突然发生、快速蔓延、影响范围广和后果严重等特征，决定了非常规突发事件应急响应过程参与单位多，工作开展的强度大，是整个非常规突发事件应急管理过程中最核心的阶段，也是开展非常规突发事件应急管理工作的难点和关键。目前，非常规突发事件应急管理的理论研究相当薄弱，缺乏有效的管理手段和经验。本书紧紧围绕非常规突发事件应急响应管理的若干重要问题展开研究，主要包括以下几个方面：

1.应急响应组织的构建

非常规突发事件应急响应过程涉及来自不同行政区域和缺乏合作经验的多个单位和人员，各应急响应参与单位之间缺乏明确的指挥和沟通，对实现应急响应过程的协调运作提出了挑战。因此，设计科学和合理的应急响应组织是实现应急指挥与控制的关键和前提，能够将应急响应工作进行组织化运作，有效协调应急响应参与单位的工作。然而，应急响应过程的特征对设计有效的应急响应组织提出了特殊约束条件。因此，如何设计与优化非常规突发事件应急响应组织，从而满足动态变化的应急响应需求，并符合应急态势的特征，是非常规突发事件应急响应管理过程中面临的关键问题之一。

2.应急预案管理

应急预案是应急领域知识的主要载体，是制定应急行动方案的基础，为开展非常规突发事件应急响应工作提供了依据。因此，应急预案管理是与非常规突发事件应急响应管理工作相关的重要方面。

非常规突发事件应急响应过程涉及多个不同类型的应急预案，分布于参与应急响应的多个缺乏合作经验的单位，且缺乏共同的术语。同时，应急预案主要为非结构化文本，计算机无法识别，导致无法根据预案文本所描述的应急领域知识支持应急行动方案制定决策过程的开展。因此，研究应急预案的建模和管理方法，能够实现应急领域知识有效建模和统一表示，最终对应急预案进行集成管理。另外，应急预案管理是研究应急行动方案制定方法和技术的基础性问题，构成了非常规突发事件应急响应管理的重要内容。

3.应急行动方案制定

非常规突发事件发生后，应急响应管理人员通过制定和实施应急行动方案（Emergency Action Plan，EAP），协调参与应急响应各单位的行动，保障应急响应工作的成功开展。应急行动方案是当非常规突发事件发生后、应急管理人员在分析和预测应急态势的基础上，结合空间环境信息、应急资源信息、事件现场情况信息，通过对应急领域知识和有关案例进行智能检索和分析，并咨询相关专家从而形成的应对非常规突发事件的应急流程与行动方案。应急行动方案是应急响应管理人员开展应急指挥工作的基础和前提，能够降低行动风险，管理时间压力，减少环境破坏状态下造成的混乱，是协调各应急响应参与单位应急行动的根本手段。因此，及时规划和制定应急行动方案是减少应急响应过程中存在的冲突，促进应急响应过程协调开展的有效方法，也是开展非常规突发事件应急管理工作的基础和核心。应急行动方案制定决策问题的本质是面对非常规突发事件应急响应所构成的复杂应急态势，应急管理人员对多个相关单位的应急领域知识进行选择和重构，形成完成识别的事件目标集合的行动方案。根据以上分析，我们认为非常规突发事件应急响应过程的实质是应急管理人员在应急响应过程中科学和有效地制定并实施应急行动方案。

然而，非常规突发事件应急响应构成的具体决策情景对该决策过程提出了特殊约束条件。首先，应急行动方案制定决策问题是一种典型的复杂非结构化决策问题，利用数学建模与优化方法难以进行建模和求解且缺乏有效的决策模型来支撑该决策过程的开展；其次，非常规突发事件应急响应环境具有动态性、复杂性、时间紧迫性等特征，对应急管理人员制定应急行动方案提出了挑战；最后，应急响应管理人员无法根据应急预案设定的应急业务流程直接生成应急行动方案，应对多个单位的异构的应急领域知识进行选择和重组。

根据以上分析，本书以应急指挥团队在非常规突发事件应急响应过程中制定应急行动方案的决策过程为研究对象，紧紧围绕该决策问题进行建模和求解，研究符合应急响应决策情景特征的应急行动方案制定方法及技术。

4.应急响应信息管理

非常规突发事件应急管理过程涉及地理上分布的多个单位的信息和数据，需要综合运用多种手段获取突发事件的相关数据和信息，并进行有效集成，从而保证整个应急响应过程的高效进行。应急响应信息管理的主要内容是采集、存储、处理和传输应急管理的相关信息，保证信息在应急响应组织内安全、畅通的传递，加强非常规突发事件应急响应参与单位的整体性和联动性，从而提高应急响应工作的效率。

然而，由于非常规突发事件应急管理涉及的信息种类多、数量大且具有不同的结构，造成对应急响应过程相关信息进行集成管理存在困难。针对以上问题，本书将应急响应信息管理过程作为研究对象，对应急响应信息管理技术展开研究，能够有效支持非常规突发事件应急响应信息管理过程，提高应急响应工作的效率。

二、研究目的与意义

如何提高应急响应管理水平是当前的热点问题和国家的重大需求，包含了十分广泛的研究问题。本书通过对非常规突发事件应急响应管理过程中涉及的以上四个问题展开研究，能够深刻揭示非常规突发事件应急响应管理的内涵，并提出开展非常规突发事件应急响应管理的理论、方法和技术，从而有效提高非常规突发事件应急管理水平。

本书的研究工作具有以下重要意义：

（1） 研究应急响应组织管理的理论与方法，提出一种适合我国应急管理行政体系特征的非常规突发事件应急响应组织结构，有助于建立清晰的应急指挥链和信息交流系统，是一种从组织结构上对多个非常规突发事件应急响应工作参与单位进行协调的有效方法。因此，开展应急响应组织管理是非常规突发事件应急响应管理过程中十分重要的环节，能够对参与应急响应的多个缺乏合作经验的单位进行组织化运作，实现应急响应过程的 “统一指挥，协同应对”。

（2） 应急预案是应急领域知识的重要载体，是开展非常规突发事件应急响应管理与决策工作的主要依据。研究应急预案文本的建模和管理方法能够促进多个应急响应参与单位进行信息交互和知识共享，并支持应急响应组织对应急行动方案制定过程涉及的相关信息和领域知识进行有效管理。另外，对应急预案进行建模能够使得计算机有效识别和利用应急领域的信息和知识，为支撑应急行动方案制定决策过程的自动开展奠定基础。

（3） 非常规突发事件应急响应管理的本质是制定和执行应急行动方案。同时，利用统一的应急行动方案，能够从行动和过程上协调多个应急响应参与单位的应急行动。因此，研究应急行动方案制定方法和技术是应急决策支持技术的重要研究内容，也是提高应急决策水平的基本手段和有效途径。首先，分析应急管理人员在非常规突发事件应急响应决策情景条件下制定应急行动方案的决策过程及其特点，能够深化对应急行动方案制定过程的理解，揭示其内涵和本质；其次，针对非常规突发事件应急响应过程中态势动态变化，事件目标动态识别和应急资源稀缺等特征，研究应急领域HTN （Hierarchy Task Net） 规划模型，能够有效支持应急指挥团队制定应急行动方案的决策过程，提高应急指挥团队制定应急行动方案的决策水平。

（4） 研究应急响应信息管理理论与技术，能够揭示非常规突发事件应急响应信息管理的内涵，为多个应急响应工作参与部门实现信息沟通和共享提供有效的途径。同时，对应急响应相关信息进行有效管理，能够为应急决策过程的开展提供数据支持。

三、研究思路

本书从非常规突发事件应急响应管理的背景出发，分析应急响应管理过程中存在的突出问题和瓶颈，将非常规突发事件应急响应管理工作归结为应急响应组织管理、应急预案管理、应急行动方案制定和应急响应信息管理四个方面。其中，应急响应管理人员在非常规突发事件应急响应特殊条件下如何科学、有效地制定应急行动方案是本书展开研究的核心问题，其他三个方面的研究内容能够为研究应急行动方案制定方法与技术提供支持。

在此基础上，本书以管理科学与工程理论和系统工程理论与方法为指导，按照决策支持技术的研究方法与步骤，对非常规突发事件应急响应管理方法与技术展开研究，主要研究思路如下：

本书分析了非常规突发事件的特征及其生命周期，从而提出非常规突发事件应急管理的若干重要阶段，重点针对应急响应管理过程进行分析，并提出了应急响应管理的知识体系。

在此基础上，本书紧紧围绕非常规突发事件应急响应过程及其涉及的相关问题，对非常规突发事件应急响应管理的四个重要方面展开研究，主要包括以下内容：

第一，以组织设计理论为基础，根据我国应急管理行政体系的特征，提出非常规突发事件应急响应组织设计方案。同时，应急响应组织能够作为非常规突发事件应急行动方案制定的决策主体。

第二，根据应急预案是应急领域知识的重要载体的特征，研究应急预案建模与管理方法，为应急行动方案制定决策过程提供知识基础。为完成该研究目的，本书以应急预案文本为建模对象，分析应急预案的结构要素及其特征，基于本体知识建模的方法和技术，提出一种应急预案本体模型，实现对应急行动方案制定决策过程涉及的应急领域知识和信息进行知识建模和统一管理。

第三，针对应急行动方案制定这一类最为重要的应急决策问题，紧紧围绕该问题的建模和求解，以知识建模理论和智能规划技术为基础，根据非常规突发事件应急行动方案制定决策过程构成的特殊约束条件，对应急行动方案制定方法及技术展开研究。首先，对非常规突发事件应急行动方案制定决策问题进行科学界定，分析决策主体、决策对象和决策环境及其特征，根据应急决策理论现有研究成果，提出一种应急指挥团队制定应急行动方案的决策过程模型，揭示应急行动方案制定决策过程的特征及其规律，并对该决策过程涉及的相关概念进行形式化描述。在此基础上，分析应急响应领域特征，提出应急领域HTN规划设计需求，并以此为导向，基于智能规划技术设计和实现了一种应急领域HTN规划模型，并提出一种能够处理带优先级的异步事件目标应急行动方案制定决策模型。

第四，根据我国应急管理信息化的现状，分析和提出应急响应管理信息的概念和内涵，介绍应急平台组成要素及其特征，并提出一种区域政府应急管理信息系统的分析与设计方案。

同时，本书所有研究工作以防汛应急管理为案例，用以阐明本书提出的研究问题，并作为本书研究成果的应用领域。

四、研究内容及章节安排

按照以上研究思路，本节提出了本书的主要研究内容和章节安排。

（一） 本书的主要研究内容

本书紧紧围绕非常规突发事件应急响应管理过程涉及的若干重要方面展开研究，主要研究内容如下：

1.非常规突发事件应急响应管理概述

分析非常规突发事件的概念和特征，介绍非常规突发事件应急管理的概念及其内涵，并提出非常规突发事件应急响应管理的内涵。

2.应急响应组织管理

根据我国应急管理行政体系和非常规突发事件应急管理工作的实践，提出非常规突发事件应急响应组织结构，将参与应急响应工作的相关人员进行组织化运作。

3.应急预案管理

应急预案是应急领域知识的重要载体，本书提出应急预案管理的概念和内涵，介绍应急预案体系及其分类，并对应急预案的结构要素进行描述。同时，将应急预案文本作为建模对象，研究应急领域知识建模方法和技术。针对应急预案是跨领域的异构知识，缺乏统一的术语且是非结构化的文档，计算机无法理解等问题，在分析应急预案文本组成要素及其结构特征的基础上，研究基于本体的应急预案知识建模方法，实现应急领域知识的建模和共享。

4.应急行动方案制定方法及技术

围绕应急行动方案制定决策问题的建模和求解，研究基于HTN规划的应急行动方案制定方法和技术。分析非常规突发事件应急行动方案制定决策主体、决策对象和决策环境及其特征，提出一种应急指挥团队制定应急行动方案的决策过程模型，并对其涉及的相关概念进行形式化定义。在此基础上，围绕应急行动方案制定决策问题求解，针对非常规突发事件应急响应过程中应急态势高度复杂和存在多个相互耦合的事件目标等问题，基于自动规划理论设计适应应急响应特征的应急领域HTN 规划模型。同时，在集成应急领域知识建模方法和应急领域HTN规划模型的基础上，研究应急行动方案制定决策模型，并针对应急响应过程中事件目标动态识别和具有严格带优先级等特征，提出相应的处理策略和算法，从而支持实际应急行动方案制定决策过程。

5.应急响应信息管理

分析非常规突发事件应急响应相关信息的类型，提出应急响应信息管理的概念和内涵，着重介绍应急平台组成要素和我国应急平台体系，并提出一种区域应急管理信息系统的分析与设计方法，有助于应急管理人员深刻理解非常规突发事件应急响应信息管理过程及其支持手段。

（二） 本书的章节安排

本书的章节安排及逻辑结构如图1-1所示，具体章节安排如下：

第一章，介绍本书的研究问题、研究目的与意义，并在此基础上提出本书的研究思路和研究内容。

第二章，对非常规突发事件的应急管理进行概述，提出非常规突发事件的概念和特征以及非常规突发事件应急管理的概念，并着重针对非常规突发事件应急响应管理过程进行分析。最后，提出本书的知识体系。

第三章，全面讨论应急响应组织管理的理论与方法，分析非常规突发事件应急响应相关主体的构成，提出非常规突发事件应急响应组织结构，包括后方应急响应组织和现场应急响应组织，并将提出的应急响应组织模型在防汛过程中展开应用。

第四章，重点针对应急预案这一最重要的应急领域知识文本进行分析，介绍应急预案及应急预案管理的概念，提出应急预案体系及其分类，并深入分析应急预案的主要组成要素和应急预案的管理过程。

第五章，将应急预案文本作为建模对象，在分析预案组成要素及其结构特征的基础上，提出一种应急预案本体模型，并对某区域防汛应急预案进行本体知识建模，开展应用研究。

图1-1 本书章节安排及逻辑结构

第六章，分析应急行动方案制定的决策主体、决策对象和决策环境及其特征，根据现有应急决策理论的相关研究成果，提出应急行动方案制定决策过程，并对涉及的相关概念进行形式化描述，为研究应急行动方案制定方法和技术奠定基础。

第七章，在分析应急响应过程特征的基础上，提出应急领域智能规划设计需求，并设计一种anytime启发式时态HTN规划器HPXEDM，用以辅助应急指挥团队制定应急行动方案。

第八章，介绍HPXEDM软件架构和实现方法，提出一种将应急预案本体知识模型转换为HPXEDM知识模型的算法，并基于某区域洪灾转移案例对该算法展开应用研究。同时，根据该领域实例及其知识模型，设计相关测试问题，对HPXEDM进行实验评价。

第九章，在集成基于本体的应急领域知识建模方法和应急领域HTN规划模型的基础上，提出一种应急行动方案制定决策模型框架，为制定应急行动方案提供全过程支持。针对该模型运行过程中应处理带优先级的异步事件目标的问题，提出一种集成规划与执行过程模型以及有效处理带优先级的异步事件目标的算法，能够在规划过程中处理动态识别的带优先级的异步事件目标，并利用执行过程信息改进规划过程，从而适应应急响应领域特征。

第十章，介绍应急响应信息管理的相关概念和内涵，提出我国应急管理平台体系，并介绍一种区域政府应急管理信息系统分析与设计方案。

第十一章，总结全书研究工作，并结合应急管理领域面临的实际问题和研究趋势，对未来研究工作进行展望。