第1章　绪论
　　1.1　研究背景
　　全球经济一体化是当今社会经济发展的主旋律，其发展的趋势是世界格局的多极化。多极化的特征是各方关系错综复杂，各种矛盾层出不穷，复杂多变的潜在威胁随时会转变成常态化的突发事件，再加上有些人一味追求利益*大化，漠视了自然和事物发展的基本规律。因此经济发展所伴随的负面影响就是环境恶化、自然灾害和突发灾害的发生。突发灾害在危害公共安全的同时，对社会的稳定和经济的发展也带来了极大的损害。此外，过度城市化的弊端也慢慢显现，城市突发事件发生频率增加。一直以来，城市化被认为是我国扩大内需的*大潜力，是未来经济增长的发动机。然而，一些地方政府过度追求GDP，城市化常常被误读为城市投资、城市建设，所以造成“摊大饼”式的城市扩张。对于城市化，如果只谈其对经济增长的贡献，而不谈城市体制改革问题，其必然结果就是以土地为核心的粗放式城市建设为主要目标，城市的内涵建设得不到重视，城市的配套管理就会被忽略。城市化是中国发展的重头戏，它背负着扩大内需、拉动增长的重任，但是城市化不能是土地的城市化，而是人的城市化。党的十八届三中全会明确提出了“新型城镇化”概念，运用科学的发展观来引导城市化发展，围绕如何提升城市化的质量做文章，善于利用优势，规避劣势，推动城市向着健康有序的方向发展，不论城市的规模有多大，都需要合理布局，与当地的经济产业发展密切结合，与资源环境承载能力相适应。
　　城市突发事件指的是在城市中由于无法准确预测或者没有监测而突然发生的、危害人民群众生命财产安全和公共利益的意外事件。它的特征是突发性、复杂性、破坏性、可控性、可变性和信息的有限性。近几年来，我国某些城市爆发了一些突发事件，给社会的发展稳定带来了不良影响，给公共安全带来了威胁。例如，2013年11月22日凌晨3点，在青岛市黄岛区秦皇岛路和斋堂岛街交会处发生一起严重的突发事件，导致输油管线破裂，斋堂岛街大约1000平方米路面被原油污染，部分原油甚至顺着雨水管线流入胶州湾，海面过油面积高达3000平方米。虽然事件发生后黄岛区安排专业人员在海面设置了围油栏，但是在当日上午10点30分左右，输油管线破裂的地方发生爆燃，与此同时，入海处的过油海面也发生了爆燃。初步分析可能是由于泄漏的原油渗入市政管网(地下雨水排污管)，而工人对网管进行清洁时引发爆炸所导致。此次事件造成62人死亡，136人受伤，直接经济损失75172万元[1]。2014年12月31日晚，大量群众在上海外滩地区参加跨年庆祝，由于人员过多，现场极度混乱，出现了严重的踩踏事件[2]，即便当时政府已经公告不再举行跨年活动，但是依旧有大量的人自发会聚于此。狭小的空间，超出限度的人流量，再加上预警不力，应对措施不当，导致出现了恶劣事件。截至2015年1月2日，此次踩踏事件夺走了36人的生命，另有49人不同程度受伤。2015年8月12日，天津港国际物流中心区域内瑞海公司危险品仓库发生特大火灾爆炸事故[3]。爆炸事故造成165人遇难，其中包括99名消防人员，798人受伤。
　　这几起突发事件给政府敲响了警钟，分析事件发生的原因，寻找城市发展的本质内涵，构建突发事件应急管理体系是当前我们需要重点思考的问题。城市突发事件相比其他突发事件有着不一样的特征，最先是城市人口集中，人口分布密度较大。改革开放以来，农村人口大量涌入城市，形成了*特的农民工群体。城市人口增多一方面给城市带来更多的劳动力，增强了城市的活力，另一方面也给城市的管理带来了压力。*先，城市的配套设施，比如医疗、教育、交通等资源跟不上城市人口增长的幅度，提供服务的能力出现瓶颈问题，提高了城市发生突发事件的概率。其次是城市建筑物密集，交通路网复杂，城市保有车辆逐年增多，交通堵塞情况时有发生。这种情况的直接后果就是一旦发生了突发事件，城市区域交通阻塞情况会更加严重，给救援工作带来极大困难。
　　《中华人民共和国突发事件应对法》明确指出，突发事件是指突然产生，造成或可能造成严重社会危害，需要采取应急处理措施予以应对的自然灾害、事故灾难、公共卫生事件和社会安全事件[4]。该法规还提出，相关部门对可能出现的突发事件，必须及时向当地政府的相关机构上报；突发事件发生后，政府必须快速疏散、撤离并妥善安置受到影响的群众，并启动相应的救助机制，快速查找并控制危险源，划分危险范围，封锁危险区域，必要时要实行交通管制等相关措施。《国家突发公共事件总体应急预案》指出，突发事件的特征为突然出现，可能会造成重大人员伤亡、财产损失、环境破坏与严重的社会危害，影响公共安全[5]。突发事件应急管理指政府及其相关机构对此类事件实施的发生前预警、发生时积极应对、发生后认真处理与善后恢复的过程，借助有效的应对机制，实施必要的手段，运用信息技术等措施，保障人民群众的生命财产安全，维护社会健康有序发展的相关活动[6]。突发事件发生之后，政府部门应该依据相关的法律法规，积极动员社会各界力量加入进来，征调所有能够使用的人力、物力以及财力，积极面对。社会应急机构建立应急制度、应急网络、应急决策，并激活应急管理系统。它的意义体现于能够快速反馈、*大限度做好预案、高效处理、积极善后，从而*大限度地降低事件带来的破坏与影响，*大限度降低给群众的生命财产造成的损失。
　　城市突发事件出现后，**需要考虑的是如何快速实施应急响应，减少群众的伤亡与财产的损失。因此，稳定受灾群众的心理，避免受灾人员及其家属的恐慌是*先需要考虑的问题，只有稳定住群众的情绪，才能控制事态的进一步发展，有条不紊地开展应急救援工作。第二，救援车辆和救灾物资及时到达事故现场也是非常重要的问题。生命救援有黄金72小时法则，救援力量越早到达救援现场，越能更多地救治伤员。但是城市道路空间狭小，突发事件造成的恐慌可能会使去往救援现场的道路阻塞，而且由于突发事件还会衍生许多不确定的次生灾害，这无形中给救援车辆去往受灾区域带来更多的不确定性，因此，对救援车辆的合理调度显得尤为重要。第三，救援人员到达救援现场后，需要对伤员的伤情进行检伤识别和分类，对于轻伤伤员采取现场救治的方式，对于危重伤员必须立即进行转运，运送到医疗机构进行手术治疗。第四，在医疗资源有限，医疗需求急剧增加的情况下，合理利用医疗资源，科学调度伤员的手术流程非常重要。如何突破资源瓶颈，提高医院手术室的利用效率，这也是急需研究的课题。第五，合理高效地协调整个应急救援过程，实现由救援现场到伤员转运，再到医院手术的整个流程的协同统一，是城市突发事件应急管理的核心，也是检验政府在应急管理中是否高效和科学的主要依据。
　　总体来讲，城市突发事件有着其他灾害事件不同的特征，涉及的事故场景有着高度的不确定性，因此，研究的方法和思路必须要区别于普通的路径规划和调度策略，必须要更多考虑事件的不确定性、事态演变的模糊性和伤员群体的心理变化。本课题以我国情境下的城市突发事件为背景，基于人的行为、博弈论、排序论和*优化理论，针对突发事件中伤员的群体行为和对伤员的伤情识别分类等问题，研究不确定情况下救援资源的调配、救援车辆的配送和应急手术等课题，以期能够给城市应急管理者提供一定的决策依据和建议。
　　1.2　研究意义
　　城市突发事件具有突发性、难以预见性和破坏性，会造成事件发生后人员伤亡数量多、施救路网拥堵，还会造成公众的恐慌心理。合理高效的突发事件应急处理机制是每个城市必须重点研究的课题。处理机制必须考虑尽可能快地对受灾群众进行施救，将受伤群众从受灾现场转运到医院，并进行手术的整个流程，*重要的就是如何科学地实现伤员转运和手术调度。城市突发事件应急管理的研究，建立在城市本身内涵建设的基础上，源于应急形势发展的迫切需要，是提升城市处置突发事件能力的必然要求，也是提升城市科学决策水平的需要。
　　本课题通过分析城市突发事件情况下应急救援机制的基本特点，考虑突发状态下各种不确定因素，研究救护车辆调度和医院手术调度的统一协调配合，借助供应链的思想，构建满足需求的应急救援车辆调度模型和手术调度模型，为应急救援车辆选择快速合理的出救路线，为有限资源条件下的手术过程建立合理的调度策略，为城市突发事件应急救援工作提供理论依据和技术支持。本课题的理论研究意义在于：①通过对现有应急管理模式的分析，结合城市的地理特点和社会因素，为构建针对城市的应急管理体系提供案例参考和数据依托；②通过对伤员转运的车辆路径规划和医院应急手术的协同调度研究，丰富了不同部门联合应急调度管理体系的理论基础。本课题的应用意义在于：①针对突发事件发生后的实际情况，建立了不确定模式下的资源调度策略，为应急管理部门提供了很好的借鉴，方便其更好地开展救援工作；②针对医院医疗资源有限的情况，提供了一种应急手术调度模式，并考虑了各种不确定性，构建了灰色调度模型，为医院的批量手术过程提供了有益的指导。
　　1.3　国内外研究现状及评述
　　城市集中了各种资源，是国家或地区的政治、文化和经济中心，具有建筑物密集与人口密度大的特点。城市里社会活动和经济行为频繁，土地与环境资源的承载压力较大，一旦出现突发事件，遭受的损失相比其他地方要更大更严重。因此，城市突发事件的应急管理与社会安定、经济发展以及人民群众的生活息息相关，同时也是评价政府管理水平的关键指标之一。本节从五个不同方面对城市突发事件应急管理的研究现状进行分析，即城市突发事件的应急管理研究、应急救援车辆路径选择和调度优化研究、应急手术调度及其优化研究、应急车辆的伤员转运与手术协同调度研究和应急调度中的不确定问题研究。
　　1.3.1　城市突发事件应急管理研究现状
　　应急管理是突发事件的应对和处置，国内外针对应急管理的研究非常丰富，很多学者阐述了不同的观点，并对应急管理的内涵做了解释说明。通过对大量文献的总结和归纳，应急管理的内涵体现在以下两个方面。*先，应急管理应该符合管理“**的五个要素”标准，即计划、组织、领导、协调、控制；其次，突发事件是应急管理的目标。因此，在应急管理中必须要考虑事件突发的特点，研究突发事件的内在规律。
　　突发事件的发展过程由多个阶段组成，对于事件的进程划分，宋英华[7]认为突发事件应急管理过程应包括应急救援、应急资源配置、应急管理能力评估、应急管理模式和管理网络化发展等。对于应急管理能力，国内外研究的侧重点不一样，国外侧重于具体应用研究。Comfort等[8]认为在突发事件中政府应该占主导地位，在平时就应该敦促各种组织和社区评估发生意外事故的风险，以便在事故发生时灵活应对。Lundberg等[9]认为为了控制紧急事态，各种信息技术、情感感知、状况预警和资源管理能够发挥更大的作用，必须加强这些技术在应急管理中的应用。McLennan等[10]的观点是，通过构建相关的机制，可以平衡不同个体的职责，有助于系统化地提升应急管理能力。国内对管理能力的研究侧重于指标体系。邓云峰等[11]认为城市应急能力评估可以提供一个通用的准则，并构建了应急能力评估的判别框架，该框架通过评估规则，能够对城市应急管理工作进行评判。铁永波等[12]给出了建立城市灾害应急体系指标的思路，提出了城市灾害应急能力评价模型，并通过不同的指标权重，建立了应急能力评价系统。杨青等[13]对城市灾害应急管理能力进行了研究，并建立了基于过程管理的评价体系。王重建[14]研究了提高疾病预防控制机构应急能力的应对策略和措施，为我国疾病预防控制事业的可持续发展提供政策建议。孙宁宁[15]考虑应对突发公共事件时，无法定量衡量应急管理工作的优劣问题，建立了城市突发公共事件应急能力评价指标体系。王薇[16]、唐桂娟等[17]针对国内城市的应急管理水平、自然灾害应急管理水平展开了系统评价分析。
　　在对“应急体系”的研究上，较之国外，国内研究似乎更为常见。我国的“应急体系研究”由薛澜等[18]*先提出，他们在发表的成果中围绕时间序列、组织方式与决策过程等方面，对如何构建应急体系展开了研究。张乃平与夏东海[19]、庄越等[20]、万明国等[21]围绕

目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究意义 3
1.3 国内外研究现状及评述 4
1.3.1 城市突发事件应急管理研究现状 4
1.3.2 应急救援车辆路径选择和调度优化研究评述 7
1.3.3 应急手术调度及其优化研究评述 12
1.3.4 应急车辆的伤员转运与手术协同调度研究评述 15
1.3.5 应急调度中的不确定问题研究 17
1.3.6 研究现状的局限性 18
1.4 研究内容和目标 19
1.5 本书的创新 21
1.6 本书的结构框架 22
第2章 理论基础 24
2.1 引言 24
2.2 突发事件应急救援车辆路径选择研究 24
2.2.1 车辆路径问题及其数学模型 24
2.2.2 城市突发事件应急救援车辆路径问题及其数学模型 25
2.3 应急手术调度研究 30
2.3.1 突发事件下应急手术调度优化指标 30
2.3.2 突发事件情景下应急手术调度问题模型 32
2.4 伤员检伤、分类问题 34
2.4.1 朴素贝叶斯分类 34
2.4.2 基于支持向量机的分类 38
2.5 不确定理论 41
2.6 深度学习 44
2.6.1 卷积神经网络 45
2.6.2 强化学习 47
2.7 启发式群智能算法 50
2.7.1 花朵授粉算法 50
2.7.2 布谷鸟搜索算法 52
2.7.3 飞蛾扑火算法 54
2.8 本章小结 55
第3章 城市突发事件中伤员的检伤识别与分类 57
3.1 引言 57
3.2 伤员的伤情检伤识别、分类 57
3.2.1 检伤分类的等级和标识 58
3.2.2 检伤分类的方法 60
3.3 基于排队论的检伤分类服务优化 64
3.3.1 伤员检伤分类排队模型 64
3.3.2 模拟实例分析 69
3.4 我国城市突发事件应急管理体制存在的问题与对策 71
3.4.1 应急管理体制存在的问题 72
3.4.2 应急管理的对策 72
3.5 本章小结 74
第4章 突发事件中伤员转送应急救援车辆调度研究 75
4.1 引言 75
4.2 城市突发事件中基于事故演变的救援需求优化模型 77
4.2.1 事件演变的救援需求问题描述 78
4.2.2 马尔可夫决策过程 79
4.2.3 需求状态演变的马尔可夫过程 80
4.2.4 模型优化求解 83
4.2.5 实证 89
4.2.6 结论 93
4.3 应急车辆动态路径选择问题优化 93
4.3.1 应急车辆动态路径选择问题 94
4.3.2 求解应急车辆动态路径选择问题的混合布谷鸟搜索算法 98
4.3.3 算例验证 105
4.3.4 结论 108
4.4 本章小结 108
第5章 城市突发事件情境下手术调度研究 110
5.1 引言 110
5.2 城市突发事件中基于疲劳效应的应急手术调度问题 111
5.2.1 应急手术调度问题 111
5.2.2 改进的飞蛾扑火算法设计 114
5.2.3 数据仿真与实验 117
5.2.4 结论 120
5.3 不确定因素下手术调度研究 121
5.3.1 灰色调度建模 123
5.3.2 混合灰色布谷鸟搜索算法设计 129
5.3.3 数据仿真与实验 132
5.3.4 结论 134
5.4 本章小结 135
第6章 城市突发事件下应急物资协同调度和检伤、转运与手术协同调度研究 136
6.1 引言 136
6.2 应急物资协同调度 136
6.2.1 应急物资协同调度概述 136
6.2.2 两阶段多物资协同调度模型 138
6.2.3 算法实现 141
6.2.4 实例分析 145
6.2.5 结论 150
6.3 检伤分类、伤员转运与应急手术协同调度 150
6.3.1 问题描述 151
6.3.2 问题建模 152
6.3.3 算法设计及性能分析 156
6.3.4 仿真实证及分析 158
6.3.5 结论 160
6.4 本章小结 160
参考文献 162