重大自然灾害应急资源调配群决策支持系统研究

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分类号UDC密级编号十I初大学CENTRALSoUTHUNⅣERSITY硕士学位论文论文题目⋯⋯⋯熏太鱼然塞宝座急资瀑调照⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．群浃刍釜耋孓抟系壹朔院⋯⋯⋯．学科、专业⋯⋯⋯⋯⋯置垄叠捐睛．王猩⋯⋯⋯⋯⋯研究生姓名刘金鑫导师姓名及专业技术职务徐选华教授2012年11月 原创性声明本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：芝I全鑫日期：递年卫月丝日学位论文版权使用授权书本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。⋯名：吲余震一卿吼一，，月7目 摘要在自然灾害频发的今天，如何高效利用有限的应急资源，有序地对应急资源进行配置和调度，提高对灾害的反应和救援能力，为灾区提供快捷而高效的援助行动，是目前亟待解决的重要问题。灾害应急资源调配涉及多个领域，需要多个不同背景的应急决策专家参与，他们之间由于身处不同的工作环境，缺乏专门的信息沟通平台，使得群体专家智慧无法在短时问得到有效的集结。且灾害应急资源调配群决策过程中由于存在很多依赖性冲突，难以形成决策成员意见一致的应急决策方案，为应急决策带来了很大的障碍。因此，运用信息技术实现灾害应急资源调配群决策方案的现代化制定，已成为时代发展的需要。目前，国内外关于群决策方法及群决策支持系统的研究已经取得了一定的研究成果，但其研究内容多注重于对群体决策理论与方法的创新。本文通过对国内J'l-群决策方法与相关计算机技术的研究，提出基于熵权法和加权聚类方法的重大灾害应急资源调配协同群决策模型，并在此基础上利用WebServices技术构建了一种灾害应急资源调配群决策支持系统的新型体系结构，以支持灾害应急资源调配任务和快速高效生成资源调配方案，为应急资源调配行动提供决策支持。最后以湖南省郴州地区冰雪灾害为例进行了验证和应用。论文的主要研究工作包括以下几个方面：(1)针对重大自然灾害应急资源调配决策问题的复杂性和时效性等问题，详细分析了群体决策的冲突起因、冲突类型等研究现状和发展趋势，并对传统群体决策方法以及群决策计算机技术进行了研究，为后续研究提供理论支持。(2)在对重大灾害应急资源调配群决策特点及其群体冲突协调必要性研究的基础上，分析了灾害应急资源调配群决策问题的熵权模型和聚类方法，构建了重大灾害应急资源调配协同群决策方法，(3)利用WebServices技术，构建了灾害应急资源调配群决策支持系统的新型体系结构，并详细研究了该决策支持系统的概念模型和体系结构，以此形成BtS模式下的基于SOA的灾害应急资源调配群决策支持系统。 中南人学硕i{一学位论文摘要(4)运用ASENET平台，运用SOA技术，实现了灾害应急资源调配群决策支持系统的各主体功能模块，并以2008年湖南省郴州地区冰雪灾害应急资源调配为例进行了验证和应用。关键词重大自然灾害；应急资源调配；群决策方法：群决策支持系统 中南人学硕十学位论文ABSTRACTABSTRACTThemajornatrualdisastersarefrequentandseriOUSinrecentyears．howtoconfigureandschedulethelimitedemergencyresourcesorderly,improverescuecapabilitiesSOthatprovidefastandefficientaidoperationstodisasterareas，hasbecomesignificantissuestothegovernment．Disasteremergencyresourceallocatinginvolvesmultiplefieldsandneedsmanyexpertsfromdifferentbackgroundstoparticipate．However,thereisn’tspecializedinformationcommunicationplatformforthem．Asaresult，thewisdomofthegroupofexpertscannotbeassembledinshorttime．Moreover,intheprocessofemergencyresourceallocating，thereexistsmanydependencyconflictsamongthedecision—makers，itisdifficulttoformaconsensusofthedecision—makingschemethathasbroughtalotofobstaclestoemergencydecision—making．Therefore，ithasbecometheneedofthetimestoachievethemodernformulationofthegroupdecision—makingschemethroughinformationtechnologiesindisasteremergencyresourceallocating．Currently，thestudiesongroupdecision—makingmethodandgroupdecisionsupportsystemhavegainedsomeachievement，whichmainlyfocusonthecreationofthedecision-makingtheoryandmethod．Basedonthedomesticandinternationalresearchonthetraditionalgroupdecision-makingmethodsandrelativecomputertechnologies，thispaperfirstlyproposesthecollaborativegroupdecision—makingmethodofemergencyresourceallocatingbasedontheinformationentropymodel．Onthebasisofthat，anewstructureofgroupdecisionsupportsystemofemergencyresourceallocatingisconstructedbyuseofWebServicestechnologytosupportthetaskofdisasteremergencyresourcesallocatingandfasthigh—efficientlygeneratetheschemeofresourcesallocating，whichprovidesdecisionsupportforemergencyresourceallocatingaction．FinallytheIce&snowdisasterofChenzhouregionofHunanprovinceistakenasanexampletoverifyandapply．Themainworksofthispapermainlyincludesthefollowing：III 主塑查兰堡主堂竺堡兰—型堑旦垫￡L(1)Aimingatthecomplexity,timelinessandotherproblemsintheemergencyresourceallocmingdecision-makingofmajornaturaldisasters，Detailedanalyzedthecausesandtypeinthedecision—makingprocessofdisasteremergencyresourceallocating．Atthesametime，inordertoprovidetheoreticalsupportforthefollow-upstudy,traditionalgroupdecision—makingmethodsandrelativecomputertechnologiesarealsostudied．(2)Underthecharacteristicsofgroupemergencydecision-makingandnecessityofconflictcoordination，methodofemergencyresourceallocatingbasedontheinformationentropymodelisconstructed，whichwasverifiedthroughacalculationexample．(3)AnewstructureofgroupdecisionsupportsystemofemergencyresourceallocatingisconstructedbytheuseofWebServicestechnology．Onthisbasis，theconceptualmodelandarchitectureofthesystemareanalyzed，SOastoformalargegroupdecisionsupportsystembasedongroupcoordinatingusingB／Smode．(4、》ByusingtheASENETplatformandcombiningwithSOAtechnology,mainfunctionmodelsofthelargegroupdecisionsupportsystemofemergencyresourceallocmingareachieved，andappliedtotheemergencyresourceallocatingactionoftheIce&SnowdisasterofChenzhouregionofHunanprovinceKEYWORDSMajornaturaldisasters；Emergencyresourceallocating；groupdecision—makingmethod；groupdecisionsupportsystemIV 中南大学硕，f‘学位论文目录摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯IABSTRACT⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯III目勇专⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．V第一章导论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯l1．1选题背景与问题提出⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．11．2研究目的与意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。21．2．1研究目的⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯21．2．2研究意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一31．3研究思路与技术路线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．31．4论文的主要研究内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5第二章文献综述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯62．1灾害应急决策相关概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一62．1．1灾害应急决策的概念及特征⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一62．2．2灾害应急决策理论与方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．72．2群决策方法相关概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一82．2．1国外相关研究状况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．82．2．2国内相关研究状况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．92．3群决策支持系统相关概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯102．3．1国外相关研究状况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯102．3．1国内相关研究状况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1l第三章灾害应急资源调配协同群决策模型与方法研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯123．1灾害应急资源调配决策指标体系的构建⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯123．1．1灾害应急资源调配决策指标体系构建的必要性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯123．1．2系统层的划分⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．133．1．3原子问题层的划分⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．143．1．4决策指标层的划分⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．143．2灾害应急资源调配协同群决策熵权模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯153．2．1原理与方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯163．2．2熵权的性质⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯173．2．3阈值的确定方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯18V 中南大学硕士学位论文目录3．3灾害应急资源调配群决策中确定决策专家权重的聚类方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯183．3．1决策专家加权聚类方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯183．3．2决策专家权重的确定方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯193．3．3决策专家效用的集结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯20第四章基于SOA的灾害应急资源调配群决策支持系统设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯214．1系统需求分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯214．1．1系统决策任务需求⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯214．1．2系统性能需求⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯224．2需求建模⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯234．2．1角色模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯234．2．2决策主体模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。244．2．3服务模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯254。3系统关键处理流程设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯264．3．1决策任务系统处理流程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2643．2群决策协同处理流程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯294．4系统体系结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯304．4．1系统支撑环境体系结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯304．4．2系统平台层次结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯314。5系统详细设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯334．5．1主体功能模块设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯334．5．2数据库设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯35第五章基于SOA的灾害应急资源调配群决策支持系统实现及应用⋯⋯⋯⋯．．395．1系统实现关键技术⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯395．1．1ASP．NET开发平台⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．395．1．2基于SOA架构的软件开发技术⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．405．2系统运行环境⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯415．2．1硬件环境要求⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯415．2．2软件环境要求⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4l5．3系统实现以及应用实例⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯425．3．1系统管理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯445．3．2决策问题管理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯455．3，3决策专家组织⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯505．3．4群体专家决策⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯515．4系统存在的问题以及后续工作⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯54VI 中南人学硕十学位论文日录第六章结论与展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯566．1总结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．566．2展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯57参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．59致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．66攻读学位期间主要研究成果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯67VII 中南大学硕士。?位论文第章导论1．1选题背景与问题提出第一章导论论文选题于国家自然科学基金项目“复杂大群体决策支持系统结构及实现技术研究”、“面向冲突的多目标多阶段复杂动态应急决策模型研究”和国家创新研究群体科学基金项目“复杂环境下不确定性决策的理论与应用研究”，本论文的研究是其中一个部分，侧重于大群体决策方法及相应的群决策支持系统的研究与开发。近年来我国各类重大自然灾害的发生呈明显上升趋势，灾害种类明显增多，发生频率明显增高，涉及范围明显扩大，灾害的复杂性和应对难度逐渐加大，给我国造成了严重的社会问题，给国家经济和人民生命财产造成重大损失，已经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。重大自然灾害由于其发生的不确定性和灾难后果的严重性，对政府如何采取有效的应急管理手段和措施提出了挑战。在灾害频发的今天，如何合理地利用有限的应急资源，有计划有组织地对应急资源进行配置和调度，提高对灾害的响应能力，为受灾地区提供快捷而高效的物资援助行动，是各国政府亟待解决的重要问题。灾害应急管理是一项庞大的系统工程，灾害应急资源调配又是灾害应急管理的重要组成部分，它是灾难发生后，应急决策者如何快速制定相应的应急资源调配方法并实施救援，使灾难造成的生命和财产损失最小化，它是一个涉及到人力、物力、财力、环境、时间等诸多因素的复杂动态系统。同时，对应急资源的调配决策是一个多阶段交互的动态过程，并且具有复杂性、不确定性、动态性和时效性等特点，这就意味着在灾害应急资源调配过程中，涉及的跨领域、跨地域不同部门之间的及时沟通、配合和协调机制非常必要，只有在灾害发生后的短时间内结合各个领域的专家人才的集体智慧，应急资源才有可能快速、合理、有效地进行调配。同时在应急资源调配的过程中，所面对的利益群体变得极为复杂，并随着社会民主化的进程，既要实现资源配置的最优化，又要协调各方的关系与利益，体现不同群体的意愿，决策专家群体间的冲突不可避免，政府所面临的决策问题也就变为大群体决策问题。因此，在应急资源调配过程中，决策过程中对决策群体问的冲突消解也成为系统生成高效快速应急资源调配方案的重要一环。然而，我国长期处于“条块分割、属地为主”的应急管理体制，应急救援涉及 中南大学顼十学位论文第章导论的部门众多，各部门根据自身特点建立了相对独立、分散于不同平台和环境的应急救援体系，这些部门在应急指挥和组织协调方面，基本上仅局限于某个特定的领域，尚未建立起完善的应急救援工作机制。应急决策涉及多个知识领域和管理部门，需要众多不同背景、不同行业的应急决策专家参与，他们之间由于身处不同的工作环境，缺乏专门的信息沟通平台，使得群体专家智慧无法在短时间得到有效的集结。且灾害应急资源调配群决策过程中由于存在很多依赖性冲突，难以形成决策成员意见一致的应急决策方案，给应急救援行动带来了很大的障碍。随着社会信息化进程的高速发展，网络化和电子化程度越来越高，对互联网和信息技术的依赖性也变得越来越强，要想快速、准确、高效地获取应急决策所需的各类灾害信息，并充分利用这些信息来指导灾害事故应急救援工作，传统的应急机制和管理手段已经难以满足当代复杂环境下灾害应急救援行动发展的需要。由于灾害事故发生后，往往因为事故的突然性和不确定性，容易出现职责不明、反应不快、应急准备不足、决策结果不显著等现象，为了及时有效地开展应急救援行动，有必要开发对应的灾害应急管理信息系统，以快速生成操作性强、准确性高的应急救援措施。因此，根据时代发展的需要，运用现代化信息技术实现灾害应急救援方案的制定具有重要的实践意义。综上所述，对于重大自然灾害应急资源调配决策过程中群体冲突协调方法的研究及其群决策决策系统的开发是一个值得研究的课题。虽然专家学者们对于群体决策方法和相应计算机技术的研究已经给出了很多的研究成果，但是，通过对目前相关文献的分析，针对于灾害应急资源调配的群决策支持系统研究尚不多见，还有许多亟待研究的方面。因此，本文正是在这样的背景下展开的，针对灾害应急决策的特点，对灾害应急资源调配的群决策方法及其决策支持系统展开了较为深入的探讨，为灾害应急资源调配行动提供有力的理论与技术支持。1．2研究目的与意义1．2．1研究目的众所周知，重大自然灾害的应急资源调配具有复杂性和时效性等特点，决策行为涉及多个部门、多个领域的不同专家共同参与，如何在最短时间内集结专家智慧，牛成最优资源调配决策方案，显得尤为重要。目前，大部分学者都侧重于应急决策方法的研究创新和计算机技术的革新，对于利用信息技术来扩充应急决策理论与方 巾南大学硕士学位论文第一章导论法的相关研究较少，本文从当前灾害应急资源调配过程的实际需求出发，利用基于熵权模型和加权聚类的群决策方法和基于WebServices的软件开发技术，运用．NET平台来实现重大自然灾害应急资源调配群决策支持系统的研究与开发，以求在群决策方法和群决策方案求解上寻求新的突破。1．2．2研究意义从目前国内外对于决策群体间冲突消解及与计算机技术相结合的研究成果来看，对群决策方法的技术实现方式的研究相对较多，且大都是只针对于某一特定领域的应急决策研究，没有形成系统地解决灾害应急群体决策问题的理论与方法体系。在群决策支持系统的设计方面，缺乏通用性、可跨平台应用的仿真实验平台。本文针对灾害应急资源调配决策问题，利用熵权法具有集结专家偏好中有用信息去除无用信息的原理，结合加权聚类方法提出一种灾害应急资源调配决策协同群决策方法，以消解灾害应急资源调配决策中的群体冲突，达到资源调配共识。因此，运用群体决策模型和信息技术实现灾害应急资源调配群决策方案是一种有效的手段。1．3研究思路与技术路线本论文主要运用数学规划、管理运筹学、应急管理、信息技术等多种理论方法与技术，理论与实际、定性与定量分析相结合，坚持理论——方法——应用来组织全文。文章从灾害应急决策的特征出发，提出基于熵权法和加权聚类的灾害应急资源调配协同群决策方法，分析灾害应急资源调配群决策支持系统开发的必要性，研究SOA技术应用于群决策支持系统的可行性，对灾害应急资源调配群决策支持系统进行需求分析与系统建模，设计灾害应急资源调配群决策支持系统的概念模型和体系结构，在此基础上开发一种重大自然灾害应急资源调配群决策支持系统，并在实验室对系统进行了反复模拟和实验，以验证群决策方法以及系群决策支持系统设计的正确性和可行性。在研究的过程中，始终将应急决策理论方法和信息技术的最新成果应用到本文中，以求设计出一种具有实践意义的灾害应急资源调配群决策支持系统。本文的研究技术路线如图1—1所示。 中佑人。7：硕士学位论文第一章导论灾害应急决策概念特征及其理论与方法综述群决策理论与方法国内外研究综述群决策支持系统技术与方法困内外研究综述灾害应急资源调配群决策支持系统理论背景与技术背景灾害应急资源调配决灾害应急资源调配协同群决策模型与机制策指标体系构建灾害应急资系统层的划分l聚类分析l源调配决策-．-D过程分析—+I原子问题层的划分I决策专家权重的确定l决策指标层的划分I灾害应急资源调配群决策步骤=：：：：：：：：：：二：：：：：：：：：：：：三【譬：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：j系统实现关键技术。jjj?j?j??jjjjjjj?jj?jjjjj?IjIjj迅jjjjIjjjjjjjjj?jjjjj__jjjj_Ijjj?结论与展望；图卜1论文技术路线4文献综述灾害应急资源调配协同群决策模型与方法研究灾害应急资源调配群决篡支持系统设讦灾害应急资源调配群决策支持系统实现与应用 中南大学硕士学位论文第一章导论1．4论文的主要研究内容本文共分为六章，各章节主要内容为：第一章为导论，主要从论文选题背景和问题提出、课题的研究的目的与意义、研究思路、技术路线以及文章主要研究内容进行了论述。同时，本章还对群决策方法与群决策支持系统的研究现状进行了介绍。第二章为文献综述，主要从三个方面对国内外的研究情况进行相关的综述，通过分析应急决策的概念特征、理论与方法的研究状况。然后通过对应急决策过程中群体决策协同的概述，分析了国内外关于群决策支持系统的设计流程与实现技术。第三章为灾害应急资源调配协同群决策模型与方法研究，分析了灾害应急资源调配群体决策的熵权模型，并对群体决策效用矩阵迸行了聚类分析，构建了灾害应急资源调配协同群决策模型与机制，为群决策支持系统的设计和实现提供理论与方法基础。第四章为基于SOA的重大自然灾害应急资源调配群决策支持系统设计，通过对灾害应急资源调配的任务需求分析和系统的功能需求分析，重点研究了系统的处理流程与控制机制，设计了系统的层次结构与体系结构，以及决策问题求解、决策组织管理、决策专家管理、系统管理等主体功能模块的设计。第五章为群决策支持系统实现方法及应用研究。阐述了系统的开发模式、关键实现技术及运行环境，并结合2008年湖南省郴州地区冰雪灾害应急资源调配案例对系统进行了仿真实验。第六章为结论与展望，对论文的主要研究工作与不足之处进行总结，并提出了进一步的研究工作设想。 中南大学硕‘}：学位论文第二章文献综述2．1灾害应急决策相关概述2．1．1灾害应急决策的概念及特征应急管理体系可视为一个复杂环境下的动态系统，它具有多目标、多属性、多维度、动态性、不确定性等特征，蕴含着丰富而深刻的复杂性求解问题。灾害应急决策涉及复杂环境下群体成员的心理及行为因素，包括灾害风险评估、灾情监控、灾害预警、决策指挥、救援处置、灾后重建等众多关键环节。灾害应急决策指的在灾难事故发生后，为了制定出一个科学的应急救援方案，并随着事态的发展对救援方案进行不断的调整，必须利用决策理论方法和计算机信息系统辅助工具，来指导应急救援行动【l】。应急决策的首要目标就是在灾害事故发生后最短时间内把事故的影响控制在最小的范围内，并尽可能地减少灾害的受损程度【21。应急决策的概念有广义和狭义之分。从广义上讲，应急决策指从灾害事故发生前就已经开始研究有关问题，如应急预案和应急规划的制定、预测和监测的方法手段、应急设施的最佳配置等，同时包括灾害事故产生后的应急决策，包括迅速收集事故相关信息，把危机态势控制在一定的范围内，避免其进一步的扩散。从狭义上来说，应急决策特指灾害发生时的决策，也就是在灾害发生之后的极短时间内搜集和发布相关的信息，明确应急决策需求方案与决策目标，拟定多种可行应急方案，通过组织决策专家群体分析决策后制定出一个满意的决策方案，组织相关部门发布决策报告并对决策方案进行跟踪检验，得到反馈及时对决策方案进行调整和修正，直到问题得到彻底解决的一个动态过程【31。Farazmand[4l指出由于应急决策的外部环境的动态不确定性，决策条件存在多种限制，例如决策时问限制、决策信息稀缺、决策人员的紧缺与信息技术的高需求等。SuleymanTufekeide等[5】指出应急管理问题实质上是一个复杂环境下的多目标多阶段动态规划问题，并指出在应急资源有限的情况下，必须解决应急资源的有效利用问题。JohnCosgrave[61指出应急管理中的群体决策是现代应急管理的一个重要特征，并指出应急决策具有时问限制、决策信息限制、决策负载限制三个方面的限制。计雷、池宏等口1从应急管理基本概念的界定出发，对应急管理的知识体系进行了相关论述，构建了～个初步的理论体系，同时将动态博弈网络技术运用于灾害应急管理中来。 中南大学顾I：学位论文第一二章义献综述2．2．2灾害应急决策理论与方法灾害应急决策是应急管理工作的关键，已经引起了国内外学术界的高度重视，并对此展开了大量的研究工作。Eivind[8J等认为一种有效的应急管理应是以目标为核心的，其针对事件的现场指挥提出了在突发事件不确定性下的决策模型，并对该模型的应用进行了分析。考虑到应急响应特殊环境会很大程度影响决策者行为，从而会对应急决策效果产生的影响。部分学者对此进行了一定的研究，Kathleen[9】等通过研究决策成员对突发事件的反应行为在应急决策中的作用，基于关键事件应激表述进程来研究决策成员行为策略，并提出了能够提高突发事件决策效率的方法。PauwelsN等【10】提出了利用模糊评估理论对应急预案进行综合评估的决策模型。F．Ozel[⋯以特殊情境下的应急决策作为研究方向，着重分析了时间压力和事件紧迫状态下的应急问题，最后将它应用到制定的火灾疏散路径设计中。一些学者采用风险管理的方法，分析突发事件的应急决策问题，建立了应急决策风险模型。HiroyukiTamurat等【l2J运用决策树分析方法对灾害风险进行了分析。一些学者考虑到突发事件的特性以及个人决策能力的有限性，将群体决策方法应用到应急决策中。WernerK．Graber掣13】运用群体决策的方法和群体决策支持系统研究了毒气泄露的问题，并给出了即时模拟的模型。YIkeda等【14】运用群体决策方法研究了核工厂在紧急状态下进行应急决策的问题，并研究了多媒体技术在多部门专家组之问信息交流技术。NilsRosmuUer等【15】讨论了多位专家采用群决策方法研究地铁等地下建筑的安全性能，并提出了安全评价的方法。从国内来讲，曾伟等116】在分析了应急决策特点的基础之上，通过对应急决策理论与方法的探讨，提出了以决策理论规划为应急决策规划方法，基于应急处置任务的事件、资源约束关系，研究了基于Multi．Agent的应急处置任务马尔科夫决策模型和求解方法。张云龙【17】等针对应急决策行动中许多信息无法定量描述的现实问题，在分析了复杂环境下灾害应急决策特点及应急预案内容的基础之上，运用模糊集合理论，建立了应急决策多阶段模糊群决策方法。何建敏等【协]在研究应急管理系统中，将应急资源分为一次性消耗和连续消耗两大需求条件，建立了“应急开始时间最早”和“应急时间最短和应急出救点数目最少”的两种目标模型，并模型求解过程进行了详细论述。徐建明【8】采用了以模糊数学为基础的科学灾害现场应急指挥决策优选模式。靖可等【19】针对突发事件应急决策的复杂性特征，提出了一种专家基于领域知识对应急方案集合进行局部评价的群决策模型。董存祥等[20]提出一种基于约束满足问题(CSP)的应急决策方法，采用变量和约束来表示应急决策问题的对象和规则，通过CSP的求解快速高效地生成7 中南大学颁十学位论文第二章文献综述应对突发事件处置方案问题。对于突发事件应急决策中具有多目标的复杂问题，徐志新等【2l】依据核事故的特点以及应急决策的多El标复杂性特点，提出基于多属性的决策分析方法。对于多人群体应急决策问题，关慧兴等【22】提出由参与应急响应部门的专家各施所长共同参与决策，通过为不同的决策专家分配决策权值，然后将不同专家对不同决策方案的评价集结为群体偏好，得到个方案的排序向量，最终获得一个群体满意的决策方案。针对突发事件应急决策问题的不确定性，徐建明和杨掣24】采用了以模糊数学为基础的科学灾害现场应急指挥决策优选模式。2．2群决策方法相关概述2．2．1国外相关研究状况在灾害应急决策中，决策群体间的冲突不可避免，对于决策群体的冲突消解与协调显得尤为重要。围绕冲突理论㈣和协调理论【26】这两大领域，国内外学者进行了大量关于群体冲突测度、冲突消解、冲突协调等方面的研究。Hartt27】提出了著名的思想库模型，该模型认为有效的群体决策需要决策问题进行详细定义，通过仔细检验产生的不同解决方案，汇集并组织专家讨论，在此基础上选择具有最佳期望的解决方案。Alper等[281在群体决策模型中加入了两个中间变量一建设性争议和团队信心，并结合这两个中间变量对群体决策过程进行了实证分析。TakehiroInohara等IV9]提出了一种基于冲突消减图模型的协作分析方法。Rafael等【30]从博弈论角度考虑分析了一种应用于冲突消解的简单机制，决策参与者可以权衡他们的选票，在他们相对较关注的问题上更有表决权。QWei，HYan，JMaandZFan提出一种妥协式组合赋权法【3I】。SoungHieKim，ChangHeeHan[321考虑当成员属性权重、成员权重等信息不完备时的交互式群组决策方法。Kuo．HsiungChang等[33】探索了作为一种冲突解决机制的冲突协调学习(CCL)方法，指出它能够改善能力，反过来又能够加强协调和共建。HONERT[34】将多重AHP法、SMART方法引入到群体决策中，用来确定群体专家的权重。Timmer．mans【351研究了群体中多属性效用对决策效果的影响。Claussen[36l等利用哈希算法提出了新的群集结方法；MalcolmJ．Beynon[37】提出了在进行群体决策成员集结时，基于AHP的成员权重确定方法；Takehirol38l通过对投票系统中成员交互和代理机制的研究，讨论了解决成员聚类和信息交换的方法。His．MeiHsu等f391基于一致性的度量方法，定义了专家之间的重要性和一致性两大指标。BrysonN和MobolurinAt40】运用相关的规划方法，将一般性的群体决策问题转化为区间数的排序问题，通过对区间数的排序生成群体决策结果。R 中南火学硕士学位论文第二章文献综述2．2．2国内相关研究状况从以往的研究来看，国内对于群决策方法的研究主要从决策专家的权重确定方法、决策属性的权重确定方法、群体意见聚类方法、群体一致性研究等方面开展。陈晓红，徐选华和曾江洪【41】提出了一种基于多属性的多方案群决策方法，弥补了传统的群决策方法只能处理单一方案的缺点。该方法通过将单方案群体偏好模型扩展为多方案群体偏好模型来获得群体偏好矩阵，并利用熵权法计算多方案问题中各方案的排序权重，最后通过该权重和偏好矩阵计算出各方案的群体评价矢量。陈雷和王延章[42】提出了将主观判断与客观情况相结合的熵权法来确定指标的权重系数，进而将TOPSIS法与熵权系数综合集成进行合理方案的评价。徐泽水【43】将多目标决策领域的交互式思想引入到多属性决策领域中来，基于方案达成度和综合度提出了一种交互式权重赋值法。王坚强m】等针对决策值为语言值的多准则聚类问题中成员权重和准则权重信息不确定时，提出了一种新的求解方法。XuanhuaXu等[45】提出了一种基于偏好聚类的群决策冲突消解方法，徐博艺等【46]提出了一种基于AI(ArtificialIntelligence)技术的组织决策协调模型。王红卫等[47】基于满意决策思想，根据决策成员的冲突程度和调停解，逐步修正决策成员的决策值，提出了人机交互情况下的多目标群决策协调方法，从而获得一致的群体决策方案。姜艳萍等郴】针对不完全语言区间信息的多属性群决策问题，通过计算不同方案之间的偏差来度量不同方案之问的相似度，对问题属性集进行约简，并确定属性权重，在此基础上提出了一种基于粗糙集理论的新的求解方法。杨继君掣49]提出了一种面向非常规突发事件的应急资源合作博弈模型。单承戈等【50l提出了一种基于动态信息交互的部门间协调决策方法，详细地描述了协调决策过程。徐泽水，陈剑[5l】基于算术集成算予和混合集成算子，给出了一种决策者对决策方案的偏好信息为区间直觉判断矩阵的群决策方法，定义了区间直觉判断矩阵及其得分矩阵和精确矩阵等新概念，详细研究了它们的性质；探讨了区间直觉判断矩阵、直觉判断矩阵以及互补判断矩阵之间的关系。徐选华和陈晓红【52J基于矢量空间提出了决策群体中两两成员偏好矢量相关性度量的一般范数及其启发式算法，通过执行该算法对群体成员进行聚类，从而获得各聚集的偏好以及整个群体的偏好，有效解决了大群体决策成员的信息集结问题。戚筱雯，梁昌勇【53]等针对决策信息为区间直觉模糊数且属性权重完全未知的多属性群决策问题，提出了一种基于信息熵的决策方法，该方法不仅能够保证区间直觉模糊数的形式，而且最大程度的降低了信息损失。陈晓红【54】等针对现有FCM聚类算法中存在的局部极值和伸缩性较差等问题，在全部最小连通支配集算法的基础上提9 中南大学硕士学位论文第二章文献综述出了相关的改进聚类算法。江文奇和华中型561研究了群决策结果不一致的情况时，基于相对加权一致度对决策者进行聚类，提出了一种相对加权一致度计算方法，并给出了每一类决策成员决策结果的集结方法。2．3群决策支持系统相关概述2．3．1国外相关研究状况决策支持系统(DecisionSupportSystem，DSS)的概念最早由ScoRMorton[57】首次提出。它是一种由计算机技术、人工智能与管理技术有机结合的新的信息技术，通过人机结合的方式为决策者提供一个知识性、主动性、创造性和信息处理能力相结合、定性与定量分析并举的工作环境，协助决策者分析问题、探索决策方法、开展决策、预测和选优活动。而群决策支持系统GDSS(GroupDecisionSupportSystem)的概念则由DeSanctis【5s】等提出，其指出群决策支持系统是一个交互式的计算机系统，它通过群体决策有利于解决结构化或半结构化的问题。Houben[59】等开发了一种群决策支持系统执行商业领域的SWOT分析业务。SzarkaF和MorasR【删设计了一种群决策系统用于生产规划和分析，并提出解决方案，以完成集成电路生产。K．N．Papamichail和S．French[611设计了一个核紧急事件智能决策支持系统，用于核安全水平的识别与评估。Mich础Doumpos和ConstantinZopounidis[62】开发了一个银行信用评级的多目标决策支持系统，用于银行信用水平的分析和评价。HodaNokhbatolfoghahaayee等【63】提出了基于Agent的危机管理模糊多准则决策支持系统，并给出了适用于危机管理的方法。MarinaVSokolova【641设计了一个环境对健康影响水平的决策支持系统，用于环境对健康水平的影响因子的研究。SelcukCebi和CengizKahraman[65】开发了一个基于模糊信息理论的群决策支持系统，并应用于伊颠坦靠尔健康应急服务中心的选址问题。Kung．JengWang和Chen．FuChien[66】则开发了一种基于网络环境下的群决策支持系统并已应用于一家台湾电信公司，基于网络环境下被授权的决策专家不受地域的限制。EnriqueHerrera—Viedma和FranciscoHerrera等【67】开发了一个共识支持系统，并提出了一种不同偏好结构的群体决策共识模型。MinderChen和YichingLiou等[68]等开发了一个名为TeamSpirit的基于WebServices的群决策支持系统用于改进专家群体决策结果，并对其进行了应用和评估。HollingsheadA．B【69】指出群决策程序对群决策结果的影响，如决策成员交流的信息通路和交流技术等因素。10 中南大学硕—L学位论文第二章文献综述2．3．1国内相关研究状况陈晓红、高原康彦【70】提出了面向问题求解的决策支持系统及其生成器的实现框架并定义了4类人机交互模式。徐选华等【71】利用Multi—Agent技术对解决决策问题所需的若干原子问题进行复合，以形成决策问题的求解模型方案，并构造了基于Multi—Agent的决策支持系统模型管理系统。胡东浏72]总结了DSS的一般特征，认为DSS是服务于决策者、用于辅助决策者解决结构化或非结构化决策问题并具有较强的灵活性和适应性的人机交互系统，并给出了决策问题分析理解和求解的一般过程。范永掣乃】基于和谐管理理论，构建了两阶段大群体决策冲突协调模型与机制，分析了大群体决策冲突协调的总框架，并设计了基于群体冲突协调的群决策支持系统。乔永辉1741分析了群决策中利益冲突与非利益冲突决策者之间冲突的原因，对冲突的程度进行了测度，在此基础上研究了群决策冲突协调的整个过程，并利用GDSS体系框架和组件化的开发思想提出了一种冲突协调器结构。陈晓红，陈志阳和徐选华[75】设计了一种复杂大群体决策支持平台框架，并应用于酉酬水电站的前期规划中。张志强和张朋柱[76】设计了一种可付诸于实施的开放式群体决策研讨平台(／ASS，并给出一个企业开拓新市场的决策实例。康玲和王学立[771利用分布式技术webservices和人工智能Agent技术，建立了福建桑园防汛决策支持系统。以上关于应急决策、群体决策方法与群决策支持系统的研究已经取得了具有代表性的成果，为灾害应急资源调配群决策支持系统的设计与实现提供了坚实的理论基础。 中南大学硕士学位论文第二章灾害应急资源调配协蚓群决策模型与方法研究第三章灾害应急资源调配协同群决策模型与方法研究3．1灾害应急资源调配决策指标体系的构建3．1．1灾害应急资源调配决策指标体系构建的必要性重大自然灾害由于其种类的多样性、发生的不确定性和灾难后果的严重性，对社会、经济、生态环境等影响巨大。灾害应急救援体系的建立受到人力因素、地理因素、物质因素等众多因素的影响，这些因素是广泛和复杂的。灾害应急资源调配行动遇到的问题主要有：因灾害发生导致道路损坏的应急物资运输速度问题，应急物资储备量对应急资源调配的影响，人力资源对应急救援行动的影响，时间约束对应急救援行动有效性的影响，还有对应急物资调配的运输方式问题，资源需求量对应急资源调配数量的影响等。对于这种多属性的复杂问题的决策问题，直接从影响因素层面去进行分析评价往往因属性和层次众多而无从下手，其决策结果的准确性和适用性也会大打折扣。本文从系统论的角度出发，将重大自然灾害的应急资源调配看成一个复杂系统，由具体的子系统构成，再对了系统进行问题分解，寻找各子系统的原子问题，再详细确定各原子组成的关联因素。这样先划分系统，再根据系统进行层层分解的方法可以保证决策指标体系的科学性和评价指标的全面性，也有利于对灾害事故的应急资源调配进行决策。重大自然灾害的应急资源调配是一个复杂的系统，涉及到人力、物力、财力、聊：境、时间等诸多因素，这在客观上决定了构造的决策指标体系也必然是一个由不同层次、不同指标组成的复杂体系，每一个层次由若干决策指标因素构成，各决策指标之间相互独立，又相互联系，由宏观到微观层层深入、逐层细化，形成总的灾害应急资源调配决策指标体系，全面反映灾害的应急资源调配状况。(1)系统层：根据上述分析，灾害应急资源调配决策指标体系的系统层可分为人力资源调配子系统、医疗物资调配子系统、能源物资调配子系统系统层下设若干属性。(2)原子问题层：它使系统层的含义和范围明确化和清晰化，原子问题层下设关联因素层，每个原子问题下有若干个风险关联因素。原了问题层是连接系统层 巾南大学硕士学位论文第三章灾害应急资源调配协同群决策模型与方法研究与关联因素层的桥梁。(3)决策指标层：指灾害应急资源调配全过程中涉及到的与应急资源调配有关的对象，它从不同方面对属性层进行描述和概括，定义清晰，保证通过分解至决策指标层的一系列资源调配原予决策指标可以直接进行决策和求解。这层指标数据来源较为规范，为决策专家对决策指标进行分析与决策提供有力支持，决策指标层是整个体系结构中最细的一层。在实际应用中可根据灾害事故的具体情况进行实时的调整。3．1．2系统层的划分总体来说，建立灾害应急资源调配的决策指标体系，一方面需要以现有的各项准则或标准以及数据作为基础；另一方面，灾害应急资源调配的决策指标体系并不是原有的传统的自然环境、社会环境、地理环境等领域指标数据的简单照搬、相加和堆积，而是分地域、分灾种、分灾情及分析应急资源的实际需求状况，对原有指标的有机结合、提炼、升华的创新。根据指标体系建立的原则可知，重大自然灾害应急资源调配决策指标体系的总体结构划分如图3—1所示。系统层原子问题层⋯决策指标层图3-1重大自然灾害应急资源调配决策指标体系结构通过查阅大量的文献及各类专项应急预案[78-89】，综合灾害应急资源调配的因素，本文将应急资源调配的因素划分为以下三个予系统：人力资源调配、医疗装备调配、生活物资调配予系统。各个子系统间存在着一定的联系，人力资源调配予系统是整个系统的基础，为 中南大学硕士学位论文第三章灾害应急资源调配协同群决策模型与方法研究整个系统提供资源调配所必须的人力资源，只有人力资源达到调配需求，才能保证整个应急资源调配行动的顺利进行；而医疗装备调配子系统中的急救设备和应急药物是灾害事故中保障民生的重要一环；而作为社会经济主体，人类的牛存离不开所必备的生活物资，生活物资调配也是保证应急资源调配行动持续性和安定性的必然要求。3．1．3原子问题层的划分每个子系统包含了多个不同的原子问题，反映对灾害应急资源调配子系统的某一方面，反映子系统的调配需求和目标。因此灾害应急资源调配原子问题结构需要对各个子系统的特征属性及其表现形式进行分析和归纳。可将各子系统进行进一步分解为若干原子问题。入力资源调配子系统分解为政府人力资源和社会人力资源原予问题，医疗装备调配子系统分解为急救设备和应急药物原子问题，生活物资调配子系统分解为能源补给和物资救助原子闻题，以上对各个子系统的分析可得出重特大灾害应急资源调配原子问题结构，如图3—3所示人力资源调配子系统医疗装备调配子系生活物资调配子系统图3-3灾害应急资源调配原子问题结构图3．1．4决策指标层的划分根据上述对灾害应急资源调配子系统及其原子问题层的分析，进而总结出重大自然灾害应急资源调配决策指标体系，如表31所示。】4 中南人学硕士学位论文第三章灾害应急资源调配协同群决策模型与方法研究表3-1重大自然灾害应急资源调配决策指标体系系统名称原予问题名称决策指标军队数量，医疗队伍数量，运输人员数量，民政府人力资源政人员数量，后勤人员数量，技术保障人员数人力资源调配子系统量等社会人力资源学生志愿者人数，群众志愿者人数等急救设备医疗帐篷数量，救护车数量，担架数，雨具数医疗装备调配子系统量，手术装备组，急救箱组等麻醉与镇痛药物数，抗休克药物数，解毒药数应急药物量，消炎药物数等能源调配电力资源运输量，煤炭资源输送量，石油资源生活物资调萏己子系统输送量等食品供应量，可饮用水供应量，防护用品组数，物资调配生活帐篷组数，其他生活物资供应量等(1)政府人力资源原子问题方面。政府人力资源调配决策指标包括：军队数量，医疗队伍数量，运输人员数量，民政人员数量，后勤人员数量，技术保障人员数量等。(2)社会人力资源原子问题方面。社会人力资源调配决策指标包括：学生志愿者人数，群众志愿者人数等。(3)急救设备原子问题方面。急救设备调配决策指标包括：医疗帐篷数量，救护车数量，担架数，雨具数量，手术装备组，急救箱组等。(4)应急药物原子问题方面。应急药物决策指标包括：麻醉与镇痛药物数，抗休克药物数，解毒药数量，消炎药物数等。(5)能源调配原子问题方面。应急药物决策指标包括：电力资源运输量，煤炭资源输送量，石油资源输送量等。(6)物资调配原子问题方面。应急药物决策指标包括：食品供应量，可饮用水供应量，防护用品组数，生活帐篷组数，其他生活物资供应量等。根据灾种和灾情的不同，不同子系统、不同原子问题的决策指标可进行实时调整，以达到有效响应灾害事故调配需求和调配的目的。3．2灾害应急资源调配协同群决策熵权模型重大自然灾害应急资源调配体系的建立是保障灾害事故开展有效救援行动的重要前提。由于突发性重大自然灾害的不可预见性，为了减少由于救援准备不足而导致延缓救援行动，从而造成大量人员伤亡和经济损失的严重后果，进行相应的应急救援准备是十分必要的。灾害事故发生后，应急体系的迅速运转，并在最快时间内 中南人学硕士学位论文第三章灾害应急资源调配协同群决策模型与方法研究将各类应急资源送抵受灾地点是迅速开展灾害应急救援工作的重要因素之一，也是灾害应急救援工作能否实现高效的一个关键翻i节。在实际的重大自然灾害应急资源调配行动过程中，对于应急资源调配的时间限制往往会有特别的需求，即在时间限制内完成灾害应急资源调配任务才是有效的，应急资源调配时间超过该时间期限，那么这种应急资源调配方案则被认为是无效的。只有在灾害发牛后的短时间内结合各个领域的专家人才的集体智慧，应急资源才有可能快速、合理、有效地进行调配。在系统群决策过程中，通常需要提供决策者的偏好信息，在以往的研究中⋯71，大多是直接集结所有决策者的偏好信息。然后，由于灾害应急资源调配决策对象本身的复杂性和不确定性，以及决策者知识结构、决策水平和个人偏好等主观因素的影响，在实际的群决策过程中，决策者直接给出各种形式的偏好信息不具有现实意义。特别是在灾害应急资源调配群决策过程中，决策专家的人数众多，直接集结所有专家的偏好信息不仅没有必要，而且会大大增加计算量。因此，为了提高决策结果的准确性，在集结专家偏好信息之前，有必要对决策专家的水平进行判断，去除提供较少有用信息的专家，在不影响决策结果的基础上相应的减少计算量。3．2．1原理与方法设爿为受灾地点(即应急资源需求地)，根据受灾地的灾害类型、所处环境制定应急资源调配的决策目标、决策需求和约束条件，确定么的应急资源调配决策指标体系X≮{x1，X2，⋯，xr)(r≥2)，其中，．为决策指标个数。假设有A。，4⋯，4l共n个应急出救点，针对第k种资源(0鱼9)，Xi为彳的应急资源需求量，∥为相应的应急出救点4，4⋯，爿。的应急资源储备量，并设4；为相应的应急资源到达受灾地点4的最短时间为t(i=1，2，3⋯，，1)。定义3．1应急资源调配时间是指从应急出救点运送应急资源抵达受灾地点所经历的时间，对某个应急出救点4，应急资源的调配时间记为t。定义3．2如果对应于各应急出救点的应急资源存储量为x。置，．．。，Z，应满足：yx：≥x，即对于每一种应急资源，各应急出救点的存储量之和不小于受灾地点Ai=1的需求量。针对第k种资源(0变r)指派决策专家集E={el，e2，⋯，e。)(m≥2)，其中ek表示第k(k∈M1个专家，针对n个应急出救点，m个专家分别给出第k种资源的资源调k配量(01_／cSr)。设对第i个出救点，第，个专家给出的第k种资源的资源调配量为x!(『-l⋯2⋯优)，则专家群体以实数形式给出的行个出救点的第k种资源的资源调配效用向量可用矩阵x‘表示，如下： 中f南大学硕士学位论文第三章灾害应急资源调配协同群决策模型与方法研究Xk：x：X；⋯《⋯连。x：jKX砣k⋯X。k。J(3-1)其中，(Xil，工i2，⋯，zin)为决策专家ej针对第k种应急资源给出的调配量效用值形式的向量。对x‘进行规范化得R，其中％2—ma二xL{xu}；对R进行归一化，得Y，资源调配量矩阵按列标准化如下：】，‘=(∥)。。=《／∑x!⋯《／Zx：i=1i=l《／∑《⋯《／∑《(3—2)计算第1i}种资源下第歹个专家ej的权重。第Jj}种资源下第／个专家e4的决策熵为E；=一亡i芝iy：Iny：；规定y：=o时，，：=o。=lyklny针对第k种资源计算第／个专家e{的熵权∞为。1一E‘哆2莉1Ep。’。∑(一：)一若国，≤厂(事先确定的阈值)，则可从X‘中剔除决策人员ei的效用向量。剔除了某个决策人员后，则用去除该决策人员之后所得的新效用矩阵替换原来的效用矩阵。3．2．2熵权的性质经过该方法计算所得的熵权具有以下性质：(1)当决策专家ei对各个决策指标给出的决策值完全相同时，熵值达到最大值l，熵权为0。这也意味着该决策专家未提供有用信息，可以考虑剔除该决策专家。(2)决策专家的熵值越大，其熵权越小，表示该决策专家越不重要，且满足：0≤Oi≤1和∑只=1。(3)从信息论的角度考虑，决策专家在决策指标中提供有用信息的多寡程度决m上厶芦I|吩中其 中南大学硕十学位论文第三章灾害应急资源调配协I司群决策模型与方法研究3．2．3阈值的确定方法本文中闽值，，的确定方法用下式表示：o≤y<一1，一般情况下取7：业，其中m表示决策专家人数。!为m个决棚m策专家熵权的平均数，假设当某个决策专家的熵权小于此平均数的～I时，则该决策lU专家的熵权明显小于其他成员的熵权，即该决策专家提供的有用信息明显少于其他专家提供的信息量，因此剔除该决策专家。为方便叙述，剔除某决策专家之后的决策专家人数仍记为m。3．3灾害应急资源调配群决策中确定决策专家权重的聚类方法在群决策过程中，对于专家权重的确定方法是一个重要问题，众多学者针对这一问题进行了深入的研究。在众多方法中，基于聚类分析的专家权重确定方法引起了广泛关注，并且该方法也适用于灾害应急资源调配的群体决策过程。本文利用文献[90】提出的加权最小距离聚类分析法对灾害应急资源调配问题指派的决策专家群体进行聚类分析，根据聚类结果来确定决策专家的权重。3．3．1决策专家加权聚类方法在灾害应急资源调配群决策问题中，设资源调配决策指标体系石k(X1，X2，．．．，xr)(r≥2)，其中％表示第k个决策指标(眶艇r)；有4，4⋯，4共刀个应急出救点，针对第k种资源(啪)，x；为A的应急资源需求量，x：为相应的应急出救点A。，4⋯，4的应急资源储备量，并设4为相应的应急资源到达受灾地点彳的最短时间为t(i=1，2，3⋯，，1)，应急出救点的权重向量为矿。1●1，，’定义3．3第七种资源下第i个应急出救点的权重为”=i1{1-{L)+去{L，z∑Iz∑《j=li=ly#=1，则第是种资源下所有应急出救点的权重向量为∥。‘百针对第1i}种资源(05艇，．)指派决策专家集E={eL，e2⋯，％)(m≥2)，其中铱表示第k(keM)个专家。则针对第k种资源，m个专家以实数形式给出的玎个出救点的资源调配效用向量可用矩阵彳‘表示，专家ei、ei之间的加权欧氏距离定义为：吒=∑√∥(霉一砖)2，k=l⋯2．．，n(3—4)f=1d。为专家ei与专家ej效用向量之间的加权欧氏距离，如果两决策专家的效用向 中南大学硕士学位论文第三章灾害应急资源调配协同群决策模型与方法研究量接近程度越小，其值越大，反之则越小。类Gi与类Gi之间的距离D“如下表示[90】：岛2举器蜒G，鸿)(3-5)若类Gp与Gq合并成一个新类Gr，则另一类Gk与新类Gr的距离可表示为[帅】：瑰=m^叶im”fi啦do．}=min曼瑰略，％瑰略}=min％，％}(3-6)根据3．5和3-6可得矩阵D=(dii)nxn)即可利用D对专家群体决策结果进行聚类分析，具体聚类步骤如下：(1)计算两两决策专家效用向量之间的加权距离得到距离矩阵D㈣，开始时每个决策专家自成一类，即Di{：dj{。(2)设D(o)非主对角线上的最小元素为Dpq，对Gp和Gq合并之后的新类记为G，，即Gr={Gp，Gq)。如果中非主对角线上的最小元素不止一个，则可以同时合并对应这些最小元素的类。(3)继续计算新类Gr与其他类的加权距离得到Gh，公式为Gh；=1llin{Gkp，Gkq)。将D(o)中第P、q行以及P、q列用上面公式计算后获成一个新行新列，新行新列对应Gr，得到的距离矩阵记为Do)，对Do)重复上述(2)、(3)步骤得到D(2)，依此进行，直到所有元素合成为一类为止，计算结束。3．3．2决策专家权重的确定方法通过上述加权最小距离聚类分析之后，便可根据聚类结果来确定每个决策指标种决策专家的权重。经过上述聚类分析，可以很方便的将m个决策专家合并成l类(1≤m)，由于前面所用的聚类标准是根据决策专家给出的效用值形式的偏好信息的加权欧氏距离来实现的，因此属于同一类中的决策专家给出的效用向量是比较相近的，则可认为属于同一类中的决策专家的权重是相同的，反之，不同类间的决策专家就具有不同的权重p11。在不同的类别中，对于决策专家人数较多的类，其效用向量表达的决策信息代表了大多数类中专家的意见。根据少数服从多数原则，类容量较大的类中的决策专家应被赋予较大的权重；反之，类容量较小的类中的决策专家应被赋予较小的权重。假设类Sp(1sp≤，)中包含np个决策专家，则类Sp中np个决策专家的权重纯均相等。根据少数服从多数原则，峨与n口成正比，即眈=an。，其中口为比例系数。 中南大学硕+。≯位论文第三章灾害应急资源调配协同群决策模型与方法研究又因为rn个决策专家的权重之和等于1，即∑％％。--E,,，口‰=1，可得口=TL，921751∑”；‰⋯，2轰洳果决策专籼(j=1’2，⋯，m)属于类别s棚Ij决策专家ej的权驰可由式(3—7)确定：国，：q。：#(3-7)∑n；由式(3—7)即g--I得所有决策专家的权重。3．3．3决策专家效用的集结得到决策专家的权重之后，就n-q-pA针对第k种资源计算决策群体对第i个地区给出的资源调配量矿=∑哆·芍(3-8)1i厶一lq则针对第k种资源整个决策群体对所有栉个地区给出的资源调配量向量为∥=[∥，《，．．．，∥]7(3．9)整个决策群体对所有地区所有资源量的资源调配量矩阵为P=[p1，p2，．．印，](3-lO)P即是xr个决策指标的群决策结果，也就是最终的灾害应急资源调配群决策方案。20 中南大学硕士学位论文第f心章基于SOA的灾害应急资源调配群决策支持系统设汁第四章基于SOA的灾害应急资源调配群决策支持系统设计4．1系统需求分析由于灾害事故的灾种繁多、情况复杂、不确定性因素多，且灾害应急资源的调度是一个持续性的、多阶段的动态过程，单靠某个或者少数几个领导的决策已无法满足灾害应急资源调配的要求，应急资源调配方案的制定需要各个部门协调配合才能完成。而因地理环境、空间环境的约束，要组织不同专家进行应急决策，并在较短时间内集结专家智慧，从而获得灾害应急决策方法，则需要借助计算机辅助工作来完成，这既符合灾害应急救援体系信息化建设的需要，也是时代发展的要求。4．1．1系统决策任务需求灾害应急资源调配群决策方案生成的一般过程是：在重大灾害事故发生后的较短时间内，根据上级领导的指示和灾害事故现场情报提供的信息，由各部门领导组织研讨需求方案，并组织部门决策专家负责生成应急资源保障方案，在他们各自制定方案和计划的过程中需要相互交流信息、提供或请求数据向导，最终汇总后形成初步灾害应急资源调配参考方案，提交领导研究为领导定下决心提供理论依据。灾害应急资源调配群决策方案生成过程如图4．1所示上绂导‘簿⋯囊⋯《群决策：D-案≥蓦安害嚣信童《≯忒羹妄曩誓纛亨蚕銮霪品：部而葫贝救援目标、调配准则、。911钬图4—1灾害应急资源调配群决策方案生成过程系统决策?硅≮、’／束、、，，一。、、、～_一囊怂酷郎，／h。织≯。、。组一℃、，，，导蔗甄～灾息 中南大学硕士学位论文第四章基于SOA的灾害应急资源润配群决策支持系统设计灾害事故应急资源调配基本情况包括：受灾地点、发牛时间、灾害类型、决策参数(受灾地点各应急资源需求量X)、资源需求目标(调配t、应急出救点n)、调配准则(快速、高效)、约束条件(应急出救点各资源储备量Z)、完成任务时限等。灾害应急资源调配群决策方案制定过程中各部门及人员职责：灾害事故信息搜集人员：根据对灾害事件的现场基本情况的调查，形成本次灾害的基本信息报告，制定应急救援工作的需求方案。各部门领导职责：通过查看灾害事故基本信息和处置原则，迅速组织部门专家进行应急救援研讨，并对相关领域的应急资源指派专家进行群体决策。各部门专家职责：根据灾害事故基本信息和应急资源需求方案，集合个人智慧和计算机仿真对决策指标进行个人决策。4．1．2系统性能需求随着社会信息化的进程加快和信息系统的不断发展，各地各级灾害应急管理部门的管理信息系统种类和规模都在迅速的增长，此外，由于对灾害应急资源调配问题进行决策行为涉及的部门众多，且分散于不同工作环境和网络环境，在短时间将决策专家集结到同一决策地点显然是不现实的。因此，在设计灾害应急资源调配群决策支持系统时，必须充分考虑其通用性和跨网络性，以更好的整合各类灾害应急决策资源，达到部门间决策资源高效共享的目的。为了解决灾害应急资源调配群决策支持系统的跨网络、跨平台、跨数据库、跨应用领域的相关数据的信息共享与交换问题，满足系统高效、灵活以及可扩展性等要求，通过结合Webservices体系结构和GDSS系统的特点，将各个独立的决策资源和决策模块设计为分布在Internet上的Web服务，实现决策资源和决策功能的跨平台应用，方便决策人员群体在不同的网络环境下进行灾害应急决策，以达到快速高效生成灾害应急资源调配群决策方案的目的。同时，系统将采用B／S系统结构，构建Web应用系统的高可用服务器架构。目前己有很多学者对群决策支持系统进行了深入研究，并在众多知识领域发挥了重要作用，取得了显著成果。本文针对重大自然灾害应急资源调配问题并结合灾害应急决策中的相关经验，基于SOA架构设计通用而灵活的系统结构模型，探讨群决策支持系统的设计与实现方法。系统面向灾害应急资源调配中涉及的各级行政机关以及各事业单位的决策人员，科研人员，为灾害应急救援行动提供决策支持。 中南大学硕士学位论文第”q章基于SOA的灾害应急资源调配群决策支持系统没计4．2需求建模4．2．1角色模型角色是对灾害应急资源调配群决策过程中个体行为和功能的抽象表示。在群决策过程中，往往拥有多个角色，不同的角色在系统中起着不同的作用，进行不同的任务处理。角色建模的任务识别系统中的任务角色，分析每一个角色的属性(包括职责、权限、活动和操作等)，并其属性进行描述，生成系统的角色模型。角色建模过程步骤如下：(1)识别系统角色：识别系统中的角色是进行需求建模的切入点，也是关系到系统功能能否顺利实现的关键环节。一般地，可对系统中的角色建立任务属性，包括决策本身、决策部门、决策个体等内容。在本系统的分析过程中，根据系统需求，群决策方案的生成需要各地各部门的专职人员共同完成，因此将决策过程中的不同个体分配为各个角色，如表4．1所示：表4．1系统角色列表序号角色说明1Proposer决策问题提出者2Organizer决策组织者3Expert决策专家4Admin系统管理员(2)角色模型详细描述：精化角色模型就是将角色用职责、权限、活动、操作等属性进行描述。根据系统需求分析和系统角色识别，按照制定的建模模板，对系统中每个角色模型的详细描述如下：决策问题提出者：决策问题提出者是决策任务的发起人，负责对灾害事故应急资源调配基本情况(包括受灾地点、发生时间、灾害类型、决策参数、资源需求目标、调配准则、约束条件、完成任务时限等)进行系统录入。该角色的私有活动包括：输入问题详细信息、设置问题状态、决策问题预分解、输入决策数据等。权限包括：管理事件详细信息，管理问题预分解方案，如表4．3所示： 中南大学硕十学位论文第四章基y-s0A的灾害应急资源调配群决策支持系统设计表4．3决策问题提出者用户描述Rolename决策问题提出者Description该角色负责接收并输入灾害事故基本情况，产生Jh抛ID，并对决策问题进行预分解，将预分解方案反馈给决策组织者Activity添加决策问题、问题分解、更新问题信息、数据录入等Operation系统登录成功))决策问题管理))问题预分解))数据管理Permission管理事件详细信息，管理问题预分解方案决策组织者：决策组织者是决策专家的组织人，负责对决策预分解方案进行审核，并对分解方案指派决策专家，生成问题的决策任务树。该角色的私有活动包括：审核预分解方案、指派决策专家等。权限包括：管理问题分解方案，录入决策专家，指派决策专家，如表4—4所示：表4．4决策组织者用户描述Rolename决策组织者Description该角色负责审核问题预分解方案，从专家库中指派决策专家，生成问题的决策任务树Activity审核问题预分解方案、指派决策专家等Operation系统登录成功))决策组织管理>)问题分解))专家指派Permission管理问题分解方案，录入决策专家，指派决策专家决策专家：决策专家是决策问题的评价人，负责对指派的每个决策指标进行个人决策，通过对比不同的数据处理方案，输入其个人决策结果。该角色的私有活动包括：查看决策问题、模拟数据处理，提交个人决策结果等。权限包括：查看决策问题，查看个人决策结果，如表4-5所示：表4—5决策专家用户描述Rolename决策专家Description该角色负责对指派的原子问题进行个人决策，通过对比不同的数据处理方案，输入其个人决策结果。Activity查看决策问题、模拟数据处理，提交个人决策结果Operation系统登录成功))问题决策))对比系统方案))决策结果Permission杳看决策问题，查看个人决策结果4．2．2决策主体模型主体模型描述了系统中的基本模块类型。主体模型对应灾害应急资源调配群决策过程中的一个或者多个角色。这些主体模型是为封装和实现需求分析阶段所得到的各个角色而建立的，在对本系统的分析和设计过程中，优先考虑实现起来简单、方便，将每一个角色封装为一个主体类型，以其功能或者说是其生成的结果为每个主体类型命名，如图4—2所示： 中南大学硕士学位论文第四章基丁SOA的灾害应急资源调配群决策支持系统设计决策问题管理者图4-2系统主体模型Problem、Organize、Expert、System分别表示决策问题主体、决策组织主体、决策专家主体、系统管理主体。4．2．3服务模型服务模型确定了每一个主体模型能够提供的服务，也就是它能够提供的功能。根据主体模型以及角色模型，分析和描述每一个主体类型所具有的服务。通过研究和分析主体类型所封装角色的描述、活动、职责和权限，识别和分析出该主体类型所提供的功能。主体模型提供服务的方式和对象提供方法调用是不一样的。服务是主体模型进行的一个简单的而且一致的活动块。需要清楚说明的是，分析阶段的每一个活动都对应着一项服务，而一项服务却不一定对应一个活动。按照服务模型的构建方法，本系统中各服务模型的描述如下所示：表4—6决策问题服务描述服务名称输入输出描述问题名称、受灾地点、发生时间、灾问题基本信息清输入问题信息提出问题害类型单决策参数、资源需求目标、调配准则、输入问题信息基本处置原则输入灾害详细信约束条件、完成任务时限息决策问题预分父级原子问题名称、决策指标名称、决策指标体系对决策问题进行解问题分解模型预分解添加决策数据决策指标名称、应急资源需求量、应决策指标详细决为每个决策指标急资源调配量策数据提供决策数据 中南大学硕士学位论文第四章基于SOA的灾害应急资源调配群决策支持系统设计表4．7决策组织服务描述服务名称输入输出描述问题名称问题详细信息查看决策问题详查看决策问题细信息问题名称、分解方案审核预分解方问题分解结果对问题预分解方案案进行审核添加决策专家专家名称、年龄、性别、专业知识领决策专家个人详为专家库添加决域、所在部门、历史决策经验细信息策专家指派决策专家决策指标名称、决策专家列表专家决策任务树为决策指标体系指派决策专家表4．8决策专家服务描述服务名称输入输出描述问题名称、决策指标名称决策问题详细信查看决策问题详分析决策问题息、决策指标信细信息、分析决息、决策数据策指标数据决策指标名称、数据处理算法模拟数据处理系统模拟计算结对决策数据进行果模拟计算分析他人决策决策指标名称、决策专家名称其他专家个人决查看其他专家决结果策结果提交个人决策决策指标名称、应急出救点名称、应专家个人决策结确认并提交专家结果急资源调配量果个人决策结果4．3系统关键处理流程设计4。3．1决策任务系统处理流程系统任务系统处理流程是面向决策问题的，通过引导包括问题提出者、决策组织者以及决策专家在的系统用户使用各自功能模块来控制整个问题求解、决策组织和专家决策过程。在决策的不同阶段由不同的用户角色来控制系统的运行。首先，由系统管理员输入问题求解所必须的决策数据并进行系统设定，如系统用户、角色分配、决策资源(包括决策模型和决策方法)等内容，由决策问题提出者用户首先登录系统，系统通过判断用户角色类型调用Web服务，进入问题管理模块，该用户负责对灾害应急资源调配问题进行描述与定义，涉及灾害类型、灾害所处环境、灾情描述、灾害属性、调配目标(时间t、应急出救点n)、调配需求(资26 中南大学硕士学位论文第四章基于SOA的灾害应急资源调配群决策支持系统设计源需求量X)、调配准则(快速、高效)和约束条件(应急出救点储备量Z)等内容。对于决策问题的表述是否合理完整、是否符合灾害应急决策的需要和目标要求，将决定灾害应急资源调配决策的成败。然后问题提出者用户通过Web服务调用问题分解模型进行问题预分解工作，指定问题分解方案，应保证问题分解到可以直接求解的一系列资源调配原子决策指标。同时，对这些决策指标的逻辑关系进行定义与描述、编制每个原子决策指标及其原子问题的求解路径，为问题求解提供基础，并形成决策问题的预分解方案。当决策问题预分解方案形成后，通过Web服务由决策组织者用户进入决策组织模块进行预分解方案审核，确认决策指标的逻辑关系，通过与问题提出者用户的系统交流进行确认，审核通过后所有的决策指标及其逻辑关系构成灾害应急资源调配的决策指标体系x’。X7创建后，为了给决策专家提供一个规范化、结构化的决策交互过程，降低决策专家决策的复杂程度，尽可能消解群体专家问的决策冲突，提高决策效率，决策组织者需要根据专家库中决策专家的专业信息、个人知识领域、决策经验为每个决策指标指派决策专家，并形成X7的决策专家任务树。当决策专家任务树生成后，通过Web服务由决策专家用户进入决策专家模块进行分析决策工作。决策专家通过Web服务调用数据处理方法对决策数据进行分析对比，并可通过查看其它专家个人决策结果，结合个人智慧，最后给出个人决策结果。当决策指标体系中的所有决策指标指派的决策专家都完成个人决策后，至此用户的决策流程完成，由系统自动完成群决策协同过程。系统运行总流程如图4—3所示。 叶1南大学硕十学位论文第四章基T-SOA的灾害应急资源调配群决策支持系统设计图4-3决策任务系统处理流程图28 巾南大学硕士学位论文第四章基于SoA的灾害应急资源调配群决策支持系统设计4．3．2群决策协同处理流程针对某一决策指标，当所有指派专家提交个人决策结果之后，得到该决策指标的专家群体决策矩阵x‘。系统通过Web服务调用基于熵权模型和聚类分析的协同群决策方法对X‘进行标准化得到∥，并通过计算阈值并聚类之后获得专家权重口；(o<，≤卅)，从而获得该应急资源的决策群体给出的资源调配量pt。当所有应急资源调配决策指标的所有专家都完成决策后，系统通过决策指标体系X7由下而上逐层递归，得到所有地区所有资源量的资源调配群体决策矩阵P，从而建立本次资源调配问题的最优群体决策方案。灾害应急资源调配问题的决策框架流程如图4．4所示。图4-4群决策协同处理流程图29 中南大学硕+学位论文第四章基y-SOA的灾害应急资源调配群决策支持系统设计4．4系统体系结构4．4．1系统支撑环境体系结构为满足重大自然灾害应急资源调配群决策支持系统高效、灵活以及可扩展性要求，本文根据系统的实际应用情况，采用B／S系统结构，设计了业务管理服务层、Web服务器层、Web应用程序层、数据库服务层四层架构，构建了基于SOA的重大自然灾害应急资源调配群决策支持系统高可用服务器架构(如图4—5所示)。’客户机窖』、机客』、机业务管理服务web服务器Web应川程序数据库服务图4—5系统支撑环境结构图(1)业务管理服务层：高可用架构中接收用户请求的第一层。业务管理服务包括负载控制、负载平衡、生命周期管理、故障符理、数据库访问管理等。首先，为了减少用户等待响应的时间，系统将大量的并发访问产生的数据流量分担给各个服务器节点设备；然后，系统将单个重负载的运算分担到各个服务器节点上进行并行处理，并对处理结果汇总后返回给系统用户，大幅度地提高了系统处理能力；而负载均衡则是一种建立在现有网络结构之上的服务，它可以提高网络的灵活性和可用性，扩展服务器带宽和增加吞吐量，加强网络数据处理能力，。(2)Web服务器层：主要功能是提供在线信息浏览服务。Web服务器层采用9臼博萌p卜0首L国＼＼～么Zp虿醪臼 中南大学硕十学位论文第四章基于SOA的灾害应急资源调配群决策支持系统设计服务器集群技术，避免了单一Web服务器故障对用户的影响，实现了服务器的高可用性。同时，当用户请求从负载均衡器转发到Web服务器时，系统可根据各服务器的运行情况，选择服务器资源消耗较小的服务器进行响应，达到平衡服务器负载的目的。(3)Web应用程序层：Web应用层同样采用了服务器集群技术，通过各种网络协议将业务逻辑提交给客户端应用程序。Web服务器的主要任务是向浏览器发送HTML以供系统用户浏览，而Web应用程序的任务则是提供访问业务逻辑的途径以供客户端应用程序使用。为使系统具有良好的可维护性和扩展性，将Web服务器与Web应用程序进行分层，Web服务器对用户负责，Web应用程序则对Web服务器负责，各层服务器专注于自己的功能与任务，这样做可以有效的缓解服务器的负担，。(4)数据库服务层：存储了大部分系统决策数据，也是系统的核心。数据库服务器的安全稳定运行关系到整个系统的安全稳定。数据库服务器同样采用服务器集群技术，可以实现多台数据库服务器同时为用户提供服务，所有服务器所提供的数据完全相同，保证了系统数据的一致性，这对于用户体验和系统维护是十分重要的。当一台服务器出现故障时，系统将自动切换到另外正常运作的服务器供用户使用，解决了系统的高复用问题。4．4．2系统平台层次结构通过上述对群决策方法设计和系统处理流程的描述，本文结合Webservices体系结构和GDSS系统的特点，将各个独立的决策资源和决策模块设计为分布在Intemet上的Web服务，实现决策资源和决策功能的跨平台应用，方便决策人员群体在不同的网络环境下进行灾害应急决策，以达到快速高效生成决策方案的目的。系统由决策前端曾、决策应用层、服务层、决策资源层和基础构件层五层构成，如图4—6所示，其中：(1)决策前端层：决策前端层由浏览器组成，位于客户端，用户通过浏览器向Web服务器提出服务请求。Web服务器对用户验证身份后把用户所需的页面传送给客户端浏览器，并在浏览器窗口显示。当接到系统那个用户请求时．首先执行相应的扩展应用程序，并与数据库连接，通过SQL方式向数据库发出数据处理申请，数据库将处理结果提交给Web服务器，再由Web服务器送到客户端浏览器。(2)决策应用层：由决策问题管理、决策组织管理、决策专家管理、群决策协同管理子系统、系统用户管理、决策模型管理、决策数据管理、决策方法管理、知识管理等功能子系统构成，各子系统直接面向系统用户，用于复杂环境下各类灾害应 中南大学硕士学位论文第四章基于SOA的灾害应急资源调配群决策支持系统设计急资源调配问题的分析，并最终形成群决策方案，同时对决策资源、决策过程进行管理和控制。(3)服务层：由决策问题求解、群决策任务协同、群决策方案管理、数据处理分析等多种可重用、低耦合的WebServices所组成的Web服务库构成，服务库中包含了各种面向决策应用所需的核心服务，这些服务的自由组合可以提供灵活多样的决策支持功能，也可以为特定领域的专用决策支持系统的构建提供方便。(4)决策资源层：决策资源层由决策模型库、决策数据库、决策方法库和知识库等决策资源构成，这些资源在用户决策过程中，由用户根据各自需要通过WebServices调用实现，提供给各功能子系统使用。(5)基础构件层：由包括服务封装、类装载、流程管理、运维管理、外部工具接口、安全控制等基础开发工具、组件和接口工具构成，一方面用于快速开发各种新的Web服务，另一方面用于开发群决策支持系统的一些事务处理功能。系统符合SOA的架构，系统的所有决策功能均由可重用的Web服务根据决策问题的需要灵活地组合而成，解决了重大自然灾害群决策支持的复杂多样性与其他决策平台的通用性之间的矛盾。 中南火学硕士学位论文第四章基于SOA的灾害应急资源调配群决策支持系统设科问题提出者决策组织者决策专家系统管理员I坚!竺型望兰竺兰}决[里巫雯幻[堕塑困[翌重要堕]蚕臣塑堕圃臣翌圃[雯耍困层匪堕塑堕囹[堕耍囵[至堕要幻臣巫亘巫圆臣巫亟匿圃匝垂巫圃HH／pEjr——————‘———————————————————-1r——————————————————————————1r————————————————————_1服务层I模型管理服务知识管理服务I数据管理服务l[夏巫垂妇[互垂叵妇臣匦亟困决策资源层数据接口匝囹臣囹[困匪四图4-6灾害应急资源调配群决策支持系统体系结构图4．5系统详细设计4．5．1主体功能模块设计为了实现基于SOA的灾害应急资源调配群决策支持系统，设计系统功能结构如图4．7所示。在该系统功能结构中，除系统管理外，设计了决策问题管理、决策组 中南大学硕士学位论文第四章基于SOA的灾害应急资源调配群决策支持系统设计织管理、决策专家管理三大核心模块。同时，通过对协同群决策方法的过程描述和系统框架流程、体系结构的设计，将系统用户分为决策问题管理者、决策组织者、决策专家、系统管理员四大角色，根据用户身份给予相应的操作权限：决策问题管理者负责对资源调配问题进行定义与描述，通过人机结合的方式形成决策问题的决策指标体系X’；决策组织者为原子决策指标指派决策专家，引导群体达成共识等；决策专家查看指派给自己的决策问题信息，通过调用不同的数据处理算法给出个人决策结果，并形成资源调配专家群体决策矩阵X。；系统管理员负责整个系统的模型管理、方法管理、角色权限、数据管理等。系统共分为决策问题、决策组织、决策专家、系统管理四大核心功能模块，各模块内容描述如下：重大自然灾害应急资源调配群决策支持系统+●决策问题管理决策组织管理决策专家管理系统管理J、L—j￡』jL—Lj一、I[土r童主]一问决专决系用决题策家策．策统，户策录求分问入解任信指题结花用角资与方模务息派查果案户色源法型看描管分管述理析理图禾7灾害应急资源调配群决策支持系统功能结构图决策问题管理(problem)由决策问题管理者完成，它是用户进行决策问题分解和决策数据管理的场所。用户通过灾害的灾情和所处环境，确定灾害的t、n、Xi、Z以及决策目标，对灾害应急资源调配问题有关的信息以自然语言的方式输入系统并保存到系统建立的问题库中。问题创建后，通过调用模型库中的问题分解模型并通过专家研讨进行问题的结构化分解，整理问题分解信息，生成灾害应急资源调配问题的预分解方案。然后，该用户需要输入决策所需的决策数据，包括应急出救点数量，资源需求量，资源储备量等决策数据。决策组织管理(organize)由决策组织者完成，决策组织者首先需要审核问题预分解方案，通过与决策问题管理者的不断沟通对问题预分解方案进行实时修改，达到满意后形成灾害应急资源调配决策指标体系肖7。然后，决策组织者根据决策专家的34 中南大学硕士学位论文第四章基于SOA的灾害应急资源调配群决策支持系统设计信息背景、专业方向和历史经验为决策指标指派决策专家，每个决策指标至少指派两名决策专家，以形成X7的决策专家任务树，同时决策组织者可实时对指派结果进行调整，直至指派结束。当决策专家完成个人决策，系统生成仿真结果后，问题组织者还要负责对群决策方案的汇总以及审查，并生成决策报告。决策专家管理(expert)由决策专家完成，它是专家分析问题、开展决策的场所。专家通过查阅决策指标的基本信息和分析决策数据，可根据个人偏好调用不同的数据处理算法，然后通过参考与对比系统模拟结果给出个人的决策结果，专家还可通过查看其它专家的决策结果实时修改A己的决策结果，直至个人决策过程结束，形成专家群体决策矩阵X‘。系统管理(syst肌)由系统管理员完成，包括对系统决策用户的基本信息和用户角色的管理，包括用户的添加、删除以及决策用户权限设置等。系统管理员还负责对灾害信息文档的收集、整理、归类、录入和对决策数据的清理和集成，并且负责对知识库、模型库和方法库的更新等。同时，系统管理员还通过该模块负责对系统运行状况以及运行环境的维护工作，并及时解决系统运行中出现的问题，对系统程序补充和完善，从而使得系统有效、安全的运行。4．5。2数据库设计根据上述对系统的需求、关键处理流程、体系结构的分析和设计，对系统的数据库进行详细设计。在群决策过程中，既要满足灾害应急资源调配的任务需求，又要考虑应急资源的数量限制和时间约束。所以数据库对灾害应急决策任务求解提供数据支持的同时也对群决策方案的生成具有一定的约束力。本系统将灾害应急资源调配群决策任务划分基础数据库、决策方法库、决策模型库和问题知识库，这些决策资源在群决策过程中，由用户根据各自需要通过W曲Services调用实现，提供给各功能子系统使用，如图4—8所示：Data——WarehouseKnowledge_BaseModel_LibraryMethodLibrary 中南人学硕士学位论文第四章基于SOA的灾害应急资源调配群决策支持系统设计基础数据库包括用户表(Tuser)、数据表(Tdata)、权限表(Trole)、距离表(Tdistance)，问题知识库包括问题表(Tsolution)、分解表(Tdivision)、专家指派表(Tassign)、个人决策结果表(Presult)，群体决策结果表(Fresult)，方法库包括方法表(Tmethod)、方法细则表(Tmethdetails)，模型库包括用户表(Tmodel)、模型细则表(Tmoddetails)，部分数据表具体字段设计如下所示：表4．9用户表(Tuser)序号字段名称字段类型字段说明1II-id(PK)int用户编号2Unamevarchar(20)用户姓名3ugendervarehar(孙性别4Il_99ehat年龄5username(FKlv抽"ehar(20)登录账号6pwdvarehaK20)登录密码7u_role(FK)hat用户类型8l】』ompanyvarchar(50)工作单位9u__prefessionvarchar(50)专业表4．10用户权限表(T—role)序号字段名称字段类型字段说明ri,t(PK)int用户权限编号12rnalnevarcha《ZO)用户类型名称3rdesciptionvarchar(200)用户类型说明4r丘eldvarehat(20)所属模块表4．11决策数据表(Tdata)序号字段名称字段类型字段说明1dia(VK)itat数据编号2dnarrlevarchar(50)数据名称3daddrvarchar(10)所属地区4dtimevarchar(20)时间5ddatavarchar(20)值6pro_id(FK)mt所属决策问题7div-id(F酗Int所属决策指标 中南大学硕士学位论文第四章基于SOA的灾害应急资源调配群决策支持系统设计表4．12距离表(Tdistance)序号字段名称字段类型字段说明dis_id(PK)int距离编号l2dis—destinationvarchar(20)目的地3dis_start(FK)varchat(10)起始地4dis—。distancevarchar(101距离5distimevarchar(1o)时间表4．13决策问题表(Tsolution)序号字段名称字段类型字段说明Od(PK)int问题编号l2s_typevarchar(20)问题类型3sstartimedatetime提出时间4s——endtimedatetime预计完成时间5Sn锄evarchat(20)问题名称6s_descriptionvarchar(MAX)问题描述7smethodint所选决策方法表4·14问题分解表(T—division)序号字段名称字段类型字段说明d_id(PK)int决策指标编号l2proid(FK)int所属决策问题3parentid(FK)int父级指标编号4dnamevarchar(5们决策指标名称5d．_desciptionvarchar(500)指标描述表4-15专家指派表(T__assign)序号宇段名称字段类型字段说明a_id(PK)int指派编号12d_id(FK)int决策指标编号3u_i小FK)int决策专家编号4u_weightvarchar(10)决策专家权重37 中南人学硕士学位论文第pq章基于SOA的灾害应急资源调配群决策支持系统设计表4—16个人决策结果表(P—result)序号字段名称字段类型字段说明pid(PK)im个人决策编号12did(FK)int决策指标编号2u_id(FK)int决策专家编号3p_valueint个人决策值4paddrvarchar(to)决策地区表4-17群体决策结果表(F—result)序号字段名称字段类型字段说明fid(PK)int群体决策编号l2pro_id(FK)int决策问题编号3did(FK)int决策指标编号4fvaluefloat群体决策值5faddrvarehar(10)决策地区38 中南大学硕士学位论文第五章基于SOA的灾害应急资源调配群决策支持系统实现及应用第五章基于SOA的灾害应急资源调配群决策支持系统实现及应用根据前面章节提出的群决策协同方法以及系统需求分析和详细设计等方面的研究，本文进行了B／S模式下重大自然灾害应急资源调配群决策支持系统的研究与开发工作。系统主体功能基本实现，基本满足决策过程中各阶段的需求。由于时间的因素，系统还有待进一步的完善和扩展，以更好为灾害应急资源调配行动服务。本章将对系统的实现进行介绍，并通过一个案例进行系统说明。5．1系统实现关键技术5．1．1ASP．NET开发平台．NET开发平台是一组用于建立Web服务器应用程序和Windows桌面应用程序的软件组件，它包括一个用于加载和运行应用程序的新的软件基础结构，一个新的开发环境以及支持该结构的多种编程语言。通过．NET平台创建的应用程序在通用语言运行环境的控制下运行。所有在．NET开发平台上创建的应用程序运行都需要运行两个核心块：(1)通用语言运行环境，这是一个用来加载应用程序软件引擎，以确认应用程序可以完整地运行，同时在执行应用程序时会进行相应的安全许可验证，并执行完成后将它们清除。(2)．NETFramework类库，在CLR的控制下，类库负责向应用程序开发提供编写代码所需的软件组件。这些功能组件按照单一有序的分级来组织，为开发人员提供了一个庞大的功能集。VisualStudio．NET还提供了一个用于在该平台上创建应用程序的集成开发环境。系统开发人员可以使用多种．NET接受的编程语言，来编写他们的代码，如VisualBasic．NET，C，VisualC++，C捍，Javascript和JScrjpt等。并且还可以从第三方厂商获得大量其它的．NET编程语言。Web服务器应用程序通常依赖于ASENET，一个处理Web请求的服务器端的库。ASP．NET还依赖一个用于发送和接收SOAP信息的WebServices库，以及一个用于 中南人学硕士学位论文第血章基下SOA的灾害应急资源调配群决策支持系统实现及应用以浏览器接收用户输入并动态地生成Web页面以示响应的Web表单。5．1．2基于SOA架构的软件开发技术SOA指的是面向服务的体系结构，其核心概念是服务。它是一种是理念架构和用于构建面向最终用户提供应用程序功能的分布式系统，同时也是一种松散耦合、基于标准并独立于协议的分布式软件设计模型。SOA体系架构由独立可复用的服务来构建系统功能模块，这些服务对外公布时具有明确的接口，可在不同应用程序问进行灵活调用，应用程序间通过接口调用来完成相应的应用功能。SOA主要有三类角色：服务提供者、服务注册者和服务消费者。服务提供者是创建服务的实体，负责提供服务的描述信息；服务注册者处于SOA的中心位置，服务注册者需要对服务进行注册，服务消费者需通过它来查询注册的服务信息；服务消费者是使用服务的应用程序或者其它服务，通过查询服务注册者的服务信息，根据服务描述信息的接口说明来绑定并执行服务功能。WebService是SOA的实现方式之一，但并不是唯一形式(CORBA)，可以把它看作一种新的Web应用程序。这种Web应用程序具有自描述、自包含和模块化等特点，能够被发布、定位，并通过Web实现其动态调用。当WebService配置完成后，其它的应用程序或者其它的WebService可以通过标准XML和HTTP对该WebService进行调用，WebService的具体工作流程如图4-6所示。杳泡UDD!注册中心UDDI获得所需WebService的WSDL文档Wjb请求服务说明Service客户端返回服务说明WebService请求WebService服务器L返回服务响应图5．1WebService工作流程图40 巾南人学硕士学位论文第五章基于SOA的灾害应急资源调配群决策支持系统实现及应用5．2系统运行环境5．2．1硬件环境要求(1)客户机硬件内容最低配置建议配置(2)服务器单位内的局域网只需PC服务器即可满足要求。PC服务器要求如下：5．2．2软件环境要求系统软件环境要求为：软件内容版本网络操作系统Windows2000Server网络数据库系统SQLServer2005，Oracle8．041 中南大学硕士学位论文第五章基于SOA的灾害应急资源调配群决策支持系统实现及应用系统在Intranet／Intemet环境下运行，采用ASP．NET2．0+SQLServer2005数据库的解决方案建立浏览器／JJT．务器(B／S)系统结构，设置独立的服务器作为Web服务器和数据库服务器。在Web服务器上安装Windows2008ServerR264位服务器操作系统、MicrosoftIIS6．0信息服务器、Microsoft．NET2．0环境，在数据库服务器上安装MicrosoftSQLServer2005Standard(含OLAP)数据库系统。5．3系统实现以及应用实例根据前面章节提出的群决策协同方法以及系统需求分析和详细设计等方面的研究，本节实现了群决策支持系统的主体功能并应用于灾害应急资源调配群决策问题中。下面以2008年郴州地区冰雪灾害应急资源调配为例，充分考虑冰雪过程中应急资源调配的复杂性，通过湖南省灾区调研和查阅大量的文献180-891，建立了湖南省部分地区的应急资源数据库，在此基础上对湖南省冰雪灾害应急资源调配过程通过问题分解、决策组织、专家求解为核心的决策推进过程进行系统仿真。问题背景：郴州发生一起特大冰雪灾害，经组织讨论确定此次灾害的资源调配决策指标体系x7及其需求量X?如表5-1所示。根据郴州地区和各周边城市的物资储备情况，对应急资源的紧急调配进行优化分析。应急资源调配过程为应急资源动态多阶段调配，即由于灾情不断发展变化，应急救援工作持续进行，需要不断调用应急资源，在应急最早开始时间不变的前提下满足应急资源的调配需求。表5—1郴州地区冰雪灾害应急资源调配指标体系一级指标代号二级指标计量单位需求量X1医疗队伍数量对200政府人力资源X2民政人员数量人400X3技术保障人员数量人100X4群众志愿者人数人200社会人力资源X5学生志愿者人数人200X6医疗帐篷数量组300X8救护车数量辆20急救设备X9手术装备组组500XlO担架数量组300应急药物X11麻醉与镇痛药物数套50042 中南大学硕士学位论文第五章基于SOA的灾害应急资源调配群决策支持系统实现及应用X12抗休克药物数套400X13消炎药物数套800X14石油资源输送量吨5000能源调配X15煤炭资源供应量吨7000X16食品供应量吨200物资供应X17可饮用水供应量万立方米800爿．长沙株洲湘潭岳阳常德衡阳x．624840566150tf5．33．283．356．025．562．2整个应急资源调配决策问题的求解步骤如下：(1)系统管理员进行用户信息管理并对系统用户进行决策任务角色分配。(2)1商7题提出者通过灾害信息文档和上级要求，提出郴州地区冰雪灾害应急资源调配决策问题，对决策问题进行语义描述，录入此次灾害的类型、程度、资源需求量和储备量等内容，并通过Web服务调用问题分解模型对决策问题进行问题预分解。(3)决策组织者针对问题提出者提出的决策问题审核问题预分解方案，形成本次应急资源调配决策指标体系，并通过对决策问题和决策指标的分析指派决策专家，生成决策问题的专家群体决策任务树。．(4)专家通过分析指派给自己的决策指标的基本信息和决策数据，在决策分析页面选择不同的数据处理算法库进行模拟计算(如多目标模糊规划法)，系统将自动调用算法计算出该决策指标的参考结果，并将参考项返回给决策专家。，通过参考与对比系统模拟方案给出个人的决策结果，专家还可通过查看其它决策专家的决策结果来验证和调整个人结果，所有的决策专家对于所有决策指标都完成决策后，个人决策过程结束，生成专家群体决策矩阵x‘。(5)进入系统群决策协同过程，通过调用基于熵权模型和加权聚类的灾害应急资源调配协同群决策方法，对专家群体决策矩阵X‘进行标准化计算专家熵权，对抓家决策结果进行聚类分析后算得每个专家的权重，得到每一种应急资源的群决策调配方案，从而获得整个灾害应急资源调配指标体系的群决策方案，并生成本次资源调配决策问题的群决策报告。(6)决策提出者通过分析群决策报告，确定是否认可决策结果，如果认可将报告结果对外发布，本次决策问题结束：如果不认可，则要求决策组织者和决策专家重43 中南火学硕士学位论文第五章基于SOA的灾害应急资源调配群决策支持系统实现及应用新对问题进行分析与决策。5．3．1系统管理(1)管理者登录系统管理模块，添加系统用户，分配用户角色，并对决策模型、决策方法，决策问题和决策数据进行综合管理，系统登录界面如图5-2所示。图5-2系统登录界面(2)系统管理模块首页如图5—3所示。用户管理角色管理问题管理模型管理方法管理数据管理系缱甩户列裹：噩窟刍1"．!蛙；；班l蜒．晕加用户最新成果先于本平台鞋累我『f】图5-3系统管理模块首页候暾糙嗽髓燃燃燃燃燃燃燃茹嫩越飘飘瓣燃嫩瓣爨皇睾里曼息自l啦怖熙熏黑曼曼鍪錾鋈嚣誊瓣露豢嚣孽荤莓量 中南大学硕士学位论文第五章基于SOA的灾害应急资源调配群决策支持系统实现及应用5．3．2决策问题管理(1)当管理员对用户设置完成后，由问题提出者登录系统，系统通过Web服务调用问题管理模块，问题管理模块首页如图5．4所示。该用户负责对决策问题进行语义描述，如图5—5所示录入此次灾害应急资源调配决策问题的灾害类型、受灾地点资源需求量和应急出救点储备量、选定群决策方法等。0Iv坤D础⋯nSuI．,pc-Lc挚皿雌奴Em够玳y＆souccA±bc蝴磕口毒确孵‘凝嗡40讨如k‘s问题管理数据管理个人管理最囊成果关于奉平台联系我们盔釜融釜奎整袭革开蛤时目ffdt"结柬时目囿墅荟型i,日Zlt状态问量分蕾郴卅地区采雪灾喜盘急资源i用譬决簟阃韪20：二’翟就：蚤靶：冰雪灾害堙li2遽!蛊量啦图5-4决策问题管理模块首页G∞岬Dcc,sionsuPP。n母s碓m缸基珥。玛#f^cy鼬sok【c毒Al墨o‘哦礴焉蠡§黼蟪礤鞘≥Dis站碹【s问题管理数据管理个人管理墓i增决辇阍韪撩i疆名称：郴州地区冰雪荑喜西量资纛谰欧髻向题灾害类型：球雪灾善，计翊完成丑寸闫：2012．09．30问韪娄型：参考娄，群袭簟方法：熵投法-问韪背景：郴州发生一起持大冰雪灾害，经组·I司毯萄谴：织讨论确定此发灾害的舞漂调配决簟指标仕；系及其雷求量如裹5-二所示·根据郴州地区一图5-3输入问题信息页面45 中南大学硕十学位论文第五章基于SOA的灾害应急资源调配群决策支持系统实现及应用(2)问题输入完成后，将在问题提出者对问题进行问题分解。点击5．4中的【问题分解】按钮进入问题分解页面，如图5．6所示。当尚未进行分解时，下方问题分解结果为初始状态，点击【进入问题分解页面】按钮进入调用问题分解模型。c∞岬Dcc矗“)ns坤P。‘tSysbe骢f；。rE珥e咯。ncy龇ok‘c毒Ailoc舔壤磋遵睡黼壤溉烈D璃面Ⅻs问题管理数据管理最螽成果关于本平台联系我们凌策问题分第郴州地区l球雪交害应急资嚣调百谈簟问题旅雪灾害问题背景：郴丹发生一起特大菲雪灾害，经组织讨论确定此L灾交喜的粪源调龇头策指标体系及其需求璧妞轰土!所示·根捌*黼区祀各鼬城柿嬲童竖况，对直莹善鬻l爨籽＆缴祷嚣鬻福蒜粼g舞螽g§赫情不皤发曩变化，应急救睡工作持续进行，喜要不睡调用应急；￡聂t在应急最早开措时目穰的莆捏下尽可甏=!壤^应急出数点。个人管理罡鐾篓矍量夏至重翌量垂曼夏至[二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二I—郴_弛辩§彰嘻正是婆哥诵茁凄蔫!丑垂图5-6问题分解页面(3)调用问题分解模型时，可通过下拉列表选择模型的类型，点击【查看模型】可查看模型的详细信息，如图5．7所示。问题管理数据管理’夹箭日基分麓参考类模型-撞型名嚣查看趔炙害应急资蒜调度模塑。i}差堕型个人管理图5-7问题分解模型选择页面(4)通过查看问题分解模型，如果模型库中有适用于本次决策问题的模型，点击【选定该模型作为预分解方案】确认，如未找到适用模型，则可点击【手动问题分解】弥闫：矧时态绍磕翩默骱簟燃问阿囊计 中南大学硕士学位论文第五章基于SOA的灾害应急资源调配群决策支持系统实现及应用进行问题预分解步骤，如图5-8所示。问题管理数据管理个人管理量子问量名嚣政府人力资源社会人力资源急投设备应急药物自强调酬扬舞调配指标谓配单位队^人组辆组吨万立方米⋯蠢面缓妻弼襄～、女昧找到适用模型，司手动进行问韪分箭?孽堕j!!i墅翌二图5-8问题分解模型查看页面(5)进行手动问题分解时，可参考现有模型，依次输入原予问题名称，所属决策问题和原子问题描述。当所属决策问题选择为“空”时，则为原子问题，且该原子问题自动添加至【所属决策问题】列表中：当所属决策问题为其他原子问题时，则为决策指标，问题手动分解如图5-9所示。羼子问题高称意雾蕞茬i簦插挥i臀单位衲府^力瓷源民曲^墨糟窜^蛔丰找到适用模型，可手动进行问题分解量黧‘墨警笪篡问题分鲷原子问题名称：所属决策问题：空一原子问题插述：璀续幕加完成务勰图5-9手动问题分解页面(6)通过模型选择或手动分解完成问题分解后，系统自动跳转至5-6初始页面，问47滋一瓣熊勰瓣鬻 中南大学硕士学位论文第五章基于SOA的灾害应急资源调配群决策支持系统实现及应用题预分解结果显示在问题分解结果列表中，如图5—10所示。图5-10问题分解结果(7)用户还可点击结果中各决策指标对分解结果进行修改，如图5．11所示。黑露曩一”Ⅲ戢麟蛹漆阁麟阕嘲麟嘲纛麟问题管理数据管理个人管理量薪成曩关于本平台联系我们宾吕口垃重详自盼船所属父级问韪：{}9资谓醺需求嬖：：∞蠼蝗雄噩鎏图5-11修改分解结果页面(8)问题预分解完成后，问题提出者可点击左侧【数据管理】按钮进入决策数据管理页面，如图5—12所示。48 中南大学硕士学位论文第五章基于SOA的灾害应急资源调配群决策支持系统实现及应用＼鬻寨誊二薯，纛：：重大良然灾案摩惫猢鹜戳支持系统Gr。呻cec培mns岬P。“sys陀m而(Em‘咎·q±bsoh∞eAik嘣醇·酗瘟·f自翻o‘N尊m捌Dl；幽砖蹲问题管理数据管理个人管理最新成果关于率平台联幕我们决策数据管理中心决策数据j憔：{}I州地区球雪灾害应急资源调胤决策阔题-＼壤土62鎏擅嘲拄柏越拦睦黧熏墨零星皇要墓图5-12决策数据管理页面(9)通过选择决策问题，可在数据列表中对数据进行编辑和删除管理。点击【添加数据】按钮可添加为决策问题添加新的数据，如图5—13所示。新增决第数据夹策数据名称：食品供应里所属决策指标：食品供应里出救点名称：长沙，资源可调酉i里：62到达时间：5．3{确定l|返回lL————L———．1图5-13添加决策数据页面完成问题预分解和输入决策数据管理后，进入决策专家组织步骤。49一一一一一一一一一一一生争一静一}．嘲鬈淼酾鬈|l||l黧Ⅲ 中南人学硕士学位论文第五章基TSOA的灾并应急资源调配群决策支持系统实现及应用5．3．3决策专家组织(1)决策组织者登录系统后，首先进行问题预分解方案审核，如图5．14所示。如对问题分解结果满意则点击【完成审核】，如不满意则点击【修改】按钮进修改，直至审核结束，并形成决策指标体系。是藉成果差于车平台联系我fn槲州地区球雪交喜应急舞源凋喊决策问题二0E9300∞∞球霉灾害问题背景：郴州发生一起特大球盖灾害·经蛆织讨论确定此次交害的捷鼢胃醮簟}；标递菌!硼月{地臣诛霉支誊臣急妻惭癣§敞簟；弓嫠个人管理—拇虎A勺舞辱．I卜露f邓二伍煦I卜慧张■员抽璧L二￡冲博障^爱护璧；-挂鲁一力臻壤L-誉j志慝卷～笋L掌生志患看^投÷遵{羹设备l卜-譬疔话蓬教l卜姆车赣置i卜手车装青组Lt臻勰叁在导药翱：L镕-Ⅻ·&qI}*图5-14预分解方案审核页面(2)下一步，由决策组织者对决策指标体系中的每个决策指标指派决策专家群体，如图5—15所示。黪黪黪鬟繁鬻辫襄鬻謦”抖州7G舶噌De#骗璋目s喈P。‘csys獬8如￡Em{罐#嵴冀瓷#黼蝌m糖霸·塾#$《l螽獬‘抟‰黝砧p辅^s砷壤量撕成桑关于奉平台囊景I}们专家组织请选拜袅簟I嗵：槲，tI地区球誊寅善应氯圭鼋算谓曩I熹麓阃题-一组雠辅簟子嘲名尊拦囊寰簟专窜医疗队伍技置攮照越￡立显两府人力龋民现人曼}嬗箍鲎妻蕙．甄嚣技术保障人_曩粕搓鱼三舞鱼￡社会一力黼学Itl生盘,嚣：撼·鬻萋||}鬟医疗帏肇敏搓蠢蝰量置戆油jj二：鼍慧整¨¨一?j二篙§豢懿扭架耀插孟兰叠至_鲎搠垮鳓i期彝jI麟赠i霉直急}，拐抗体克药锶搓曩妻箍景嚣消炎}嗍拖盎2照§萎能鼎：：ii怒。囊霆超崭糊t司2蓄羹襄＆羹§壹嬖篡图5—15指派专家首页50 中南犬学硕士学位论文第血章基于SOA的灾害应急资源调配群决策支持系统实现及应片j(3)通过查看专家列表中的专家详细信息，选择符合条件的决策专家，如果要选择该专家，则点击列表中的复选框并点击【指派所选专家】进行指派，指派结果在“已指派专家列表”中显示，如图5—16所示。同时，可点击【取消指派】按钮取消已指派的决策。当所有决策指标都完成专家指派后，问题组织专家组织个人管理5．3．4群体专家决策形成专家群体决策任务树。指j厩、夹策专家l捌掰焱覆0生业专聋介绍女中南大学商学院决策理论与方法主耋连翘奠蝎女中南大学商学院决策埋论与方法专囊盎霸!二蜗图5-16决策指标具体专家指派页面酝尚提曩韭漕i趁基塾浊±缒驻埴±醴§l彭舀盅致量i麓豆(1)专家指派完成后，由决策专家登录系统，查看指派给自己的决策指标，如图5一17所示。点击【进行评价】按钮对各个决策指标进行个人决策。熏大良然灾毒鹰惫瓷灞瞩瓣黪螨褰撼系绞0·。岬D㈨I。nS岬p。“Sy5Ielur。【E14‘r若‘l‘cyRc。讥“ctAIkc蛳赌·iM‘卜‘el-‘h【^Io培抽‘ns最撕或墨关于奉平台联系我们专家决镱诗选器袭簟问韪：郴州地区冰誊灾I应急瓷暮调戤更簟问韪，壤藕搿蘸番接意品性曲医疗队伍l增民醅^员}悝技术儡障人璺越置群盎志最者人最学生志晨謇人敦可改用水供艘图5-17决策专家首页鼍脯走||蒸澄一 中南入学硕士学位论文‘第五章基于SOA的灾害应急资源调配群决策壅壁墨堑壅塑墨!塑(2)专家可查看决策指标的基本信息和决策数据，在下方的文本框中输入个人决策结果，如图5—18所示。专家还可点击【调用数据处理算法】对指标进行模拟计算，作为参考意见，如图5—19所示。决策分析决策结果个人管理寰簟指标洋情指标名称：食品哄应里所属~夹第问题郴州地区冰雪灾喜应急资源懒夹策问题所匡父级指标物资调配瓣||黧黼蒸瘴釜出拉点虱竭覃I里璃+殛甚至蝈盎Ei圄长沙62318s3株洲48263T328湘要40268335岳f：fI二弦婶l-6502常德51175556衡阳∞●幅2220调用救掘处理算法请参考吐上麸掘·对该插标进行综台评价长沙常德衡阳湘墨岳阳株刺图5—19数据模拟中心页面(3)当专家评价完成后，在点击左侧【决策结果】菜单查看个人决策结果并可进行实时修改，同时专家还可点击【查看他人决策结果】参考其他专家的决策结果，如图5—20所示。黼麟渔强强域擅渡龋泌瓣瓣阮曲食真禽食禽食 中南大学硕士学位论文第五章基于SOA的灾害应急资源调配群决策支持系统实现及应用鬻瓣(二‘。uPDcc培曲ns峄P·工【sys址m曲‘基mtzs口rh：yji毫婚q辩§毒耪蹒嫩《鸟晒茹c一举叫9蛳l私s个人管理晕瓤成桑关于奉平台联系我们查看个^评价结果诗选择凌簟问题：槲州地区球誊交謇应急舞舞谓酲’夹簟问韪-个人决策结果：鲁篾擞挂皂攘囊菔攮瞰食品供应量长沙食品供应置株渊售晶供应置湘登食品嘲岳阳鹏熙勰熊食嗣嚏应量一舞嘲可饮用永供应量长沙a-l敞m水健直璺椿洲可钦用永供应曼*瞪司|jc甫永醛匠量。“”喜萌麓30垃＆30曩照∞蓝毪lg～⋯壁穗一∞蝗蕴一翼一⋯～～篮巍⋯l∞趱120缝建100蝗立240盐∞缝改1lO控＆图5-20决策结果查看页面(4)当所有的专家都决策完成后，可点击【查看群决策结果】按钮，系统将自动调用群决策方法对专家群体决策矩阵进行计算，得到群决策结果，该结果既是本次灾害应急资源调配的最终群决策方案，如图5．21所示。Gr。叩Dcc4柚ns。lPp·‘￡Sysmmfo‘8珥。E甚。‘KyI毛毒sou‘ctAi垴岱自∞喀。《玉辆《《“舢峨lD‘i婚碥辐量il棘关于本平台联景囊们佯舶t麟髀舫案诗选择袭辇i通：懈州地区幕叠灾誓应急强尊谓蠢捷簟问题·原子问厝评价结幂：决策分析售磊荔黯燮民政人璺教置童矗叠蔓决策结果篓奎喜嚣耋炎蠡嚣萋蓍医疗帐篷披誊矗j；舞投护车挝置受盎。羔i个人管理蔫觜娄妻薹i廨a}与饵囊药．|匀抽童蠢．兰豆抗休克药协虹鸯萎：i曩肖麦鳓壮喜矗；{叠爆褒舞原墒矗量童蠡；曼蛊石油釜谭鞴迸置毫五未墨食品供应簟誊矗：i叠可饮用水供应叠誊虹，量§图5—21群决策方案生成页面(5)点击决策指标列表中的【查看详情】按钮，可查看每个决策指标的详细群决策结果，以食品供J立量为例，需求量置=200，应急出救点个数及到达时间[(啊0】．[(长沙，5．3)，(株洲，3．28)，(湘潭，3．35)，(岳阳，6．02)，(常德，5．56)，(衡阳，2．2)】，∥=[62，48，40，56，61，50]，指派决策专家53 中南人学硕士学位论文第五章基于SOA的灾害应急资源调配群决策支持系统实现及应用m=20，系统通过调用基于熵权模型和加权聚类的群决策方法，自动计算20个决策群体对6个应急出救点给出的食品供应量指标的资源调配量矩阵，并获得粮食供给量的最终群决策方案P‘=【23．3，29．44，27．483，26．249，38．063，55．075】，食品供应量群体决策结果如图5—22所示：CLo,．f,Dcc⋯unsuPPu“2ysteta如IEm‘氇。IKyR。∞Lrce^n。c^h“g。i知‰。r1'qdur．止Iob血【c_si鋈羹最新成集关于车平台联幕袭们群袭簟诤情膏默簟融：禽品靛应置，”；酗蓬＆鹾型；j蕊f琏鹾}蔓强望。j巍娃⋯㈨蓬醚蔓誊誊直j墨萎匿长沙30∞1030加∞3025删：∞篇∞巧∞2S40笃惦粕∞2S∞为∞如舞30鞠19∞30：255∞．20101530常德蔫蚰453s45∞幅柏笃∞衡阳∞蚰帅∞轴∞轴50∞兰矗蔓～薹莲盏釜譬重：至：三曼§娃嫩差篷垂篮蓝龇薹避羔长沙2520巧∞30巧30弱∞梓、州3s蒉30∞巧30∞葛精羞∞葛20∞3025∞2s抬岳阳∞衢柚15∞巧∞艴30蚰柏峙∞‘s柏幅30∞麓阳50惦屿∞40∞群捷簟计算翁果：瑭区童变臻擅嘲蠹醢蔷涟蘸墨凌簟墙果2T3麓I●拍‘∞262q93806348075图5-22食品供应量的系统群决策详细结果5．4系统存在的问题以及后续工作通过前面章节的设计与实现，系统已经较好的实现了从决策问题分解、决策组织、专家决策到群决策协同的一般流程，实现了灾害应急资源的群体决策过程。系统包含了群决策所需要的一般功能比如决策问题管理、决策组织管理、决策专家家管理等功能，并能针对2008年湖南郴州地区冰雪灾害应急资源调配的具体决策问题得到一个较满意的群决策求解结果。但是由于灾害应急资源调配群决策是一个复杂系统任务，包含众多领域以及技术应用，加之个人能力与时间的因素，决策模型和系统实现还不是十分的完善，比如专家网络会议、在线论坛、专家共识模块等，希望在以后的时间里能妥善完成。本文中的重大自然灾害应急资源调配群决策支持系统，能够有效地协调群体专家意见，解决灾害中复杂的应急资源调配调配任务，达到预期效果，但是由于相关资料的缺乏和个人能力的有限，系统没有对知识库、方法库和模型库进行太过深入的研究，。同时由于人类语言表达方式多样，决策成员往往给出多种形式的偏好信息，如自然语言、效用值、序关系值、互反判断矩阵、互补判断矩阵、区间数等，在群 中南大学硕士学位论文第五章基于SOA的灾害应急资源调配群决策支持系统实现及应用体协同模型中，为具体的意见类型选择最适合的意见集结方法，构建群体偏好矢量这一过程值得深入的研究。今后对系统的研究将朝着更好地适应灾害事件复杂大群体决策、更加智能化的方向发展。同时由于灾害问题、专家决策群体、群决策过程以及系统本身建设的复杂性，许多其他问题还需要深入研究，未来的群决策支持系统需要提供更合理的群决策模型和方法、更丰富的数据模拟方法、更科学的问题分解模型以及更多系统仿真工具。 中南大学硕士学位论文第六章结论与展望6．1总结第六章结论与展望在灾害频发的今天，如何合理地利用有限的应急资源，有计划有组织地对应急资源进行配置和调度，提高对灾害的响应能力，为受灾地区提供快捷而高效的物资援助行动，是各国政府亟待解决的重要问题。只有在灾害发生后的短时间内结合各个领域的专家人才的集体智慧，应急资源才有可能快速、合理、有效地进行调配。然而，灾害应急资源调配涉及多个领域，需要多个不同背景的应急决策专家参与，他们之间由于身处不同的工作环境，缺乏专门的信息沟通平台，使得群体专家智慧无法在短时间得到有效的集结。且灾害应急资源调配群决策过程中由于存在很多依赖性冲突，难以形成决策成员意见一致的应急决策方案，为应急决策带来了很大的障碍。本文从当前灾害应急资源调配过程的实际需求出发，提出了基于熵权法和加权聚类的重大自然灾害应急资源调配群决策方法，并利用WebServices软件开发技术，运用．NET平台来实现重大自然灾害应急资源调配群决策支持系统的研究与开发。论文的主要工作如下：(1)本文结合灾害应急资源调配决策问题和决策环境的复杂性与特殊性，从应急决、群决策方法和群决策支持系统三个方面对国内外的研究情况进行相关的综述，分析了应急决策的概念特征、理论与方法的研究状况。然后通过对应急决策过程中群体决策协同的概述，分析了国内外关于群决策支持系统的设计流程与实现技术。(2)本文分析了灾害应急资源调配群体决策的熵权模型，利用熵权法具有集结专家偏好中有用信息去除无用信息的原理，结合加权聚类方法提出一种灾害应急资源调配决策协同群决策方法，以消解灾害应急资源调配决策中的群体冲突，达到资源调配共识，构建了灾害应急资源调配协同群决策模型与机制，为群决策支持系统的设计和实现提供了理论与方法基础。(3)本文提出了基于SOA架构的通用而灵活的系统结构模型，系统的所有决策功能均由可重用的Web服务根据决策问题的需要灵活地组合而成，妥善解决了应急救援部门相关或应用相关但互不相通的信息系统之间的数据传输和数据共享问题，实现系统之间跨网络、跨平台、跨数据库、跨应用领域的相关数据的共享与交 中南大学硕士学位论文第六章结论与展望换，实现灾害信息资源的合理使用，整合优化各部门应用服务。同时，解决群决策支持系统中决策问题求解控制、群决策意见协同和群决策方案形成流程控制等问题，使得各类灾害应急资源调配决策问题得以在同一个系统中都能有效地获得科学的群决策方案。(4)本文通过对灾害应急资源调配的任务需求分析和系统的功能需求分析，重点研究了系统群决策方案形成的流程控制技术，该技术为平台中的问题录入与描述、问题分解、决策组织、专家决策与群决策方案形成提供了一整套解决方案。同时，本文设计了系统功能处理流程与体系结构，以及决策问题求解、决策组织管理、决策专家管理、系统管理等主体功能模块的设计和数据库的详细设计。与此同时，本文还阐述了系统的开发模式、关键实现技术及运行环境，并结合2008年湖南省郴州地区冰雪灾害应急资源调配案例对系统进行了仿真实验。6．2展望本文在应急决策概念特征分析基础上，从群决策理论方法和群决策信息技术两个方面进行重大自然灾害应急资源调配群决策支持系统的研究，但由于灾害应急资源调配决策问题和应急决策环境的复杂性和独特性，在今后的研究中，还有许多工作值得进一步研究：(1)在研究灾害应急资源调配问题的过程中，本文主要着重于一次性的的调配行动。然而在实际情况下，灾害应急资源的调配救援行动是动态多阶段性的，因此在今后的研究中可以进一步研究灾害应急资源调配多阶段状态转移模型，并构建相应的灾害应急资源调配群体决策协同模型。(2)本文对灾害应急资源调配决策中群体专家的决策值仅考虑了实数型效用值一种形式，但在现实中，专家群体给出的决策值可以多种形式，例如区间数、不确定语言变量等，下一步可以研究对于多种形式的决策值的专家意见集结方法。(3)本文在对灾害应急资源调配中进行群决策协同时，仅仅提出了一种灾害应急资源调配的群决策方法，而没有与其他的群决策方法进行分析，无法验证出哪一种方法更适应于灾害应急资源调配决策问题。因此下一步的研究重点是对灾害应急资源调配决策过程中的不同群决策协同方法进行反复对比和验证。(4)本文基于群决策方法，利用SOA技术设计了重大特自然灾害应急资源调配群决策系统，并结合2008年湖南地区冰雪灾害中郴州地区的应急资源调配案例对系统进行了仿真，决策结果令人满意，为政府部门在应急资源调配的救援工作上的 中南大学硕士学位论文第六章结论与展望应用提供了可能性。但由于灾害中的应急救援涉及的因素众多，群决策支持系统的模型库和方案库、专家库的进一步扩展，以及系统与其他外部信息系统(如灾害地理信息系统)的有机结合，将是下一步研究的内容。 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中南大学硕士学位论文攻读学位期阃主要研究成果攻读学位期间主要研究成果1．已发表论文：[1】GroupDecisionSupportSystemBasedonW曲ServicesforEmergencyRedeploymentofReliefSupplies[J】．2012IEEEInternationalConferenceonEmergencyManagementandManagementSciences，August，2012．[2]基于信息熵的重大自然灾害应急资源调配群决策支持系统研究[J】．计算机工程与应用，(审稿中)。2．参与科研项目[1]国家自然科学基金项目“面向特大自然灾害的复杂随机多维属性大群体决策模型研究(70871121)”。【2]国家自然科学基金项目“面向冲突的多目标多阶段复杂动态应急决策模型研究(71171202)”。【3]国家创新研究群体科学基金项目“复杂环境下不确定性决策的理论与应用研究(70921001)”。[4]国家科技支撑计划课题项目“工程机械产业集群科技服务平台研发与应用(2012BAHl1F00)”。3．其他科研成果[1】软件著作权“产业两型化水平评价决策支持系统”，授权号2010SR068353。[2】软件著作权“复杂环境下不确定性决策支持平台”，授权中。