我國(guó)地貌形態(tài)多樣、地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,地殼斷裂活動(dòng)普遍,加之人類活動(dòng)影響,是世界上地質(zhì)災(zāi)害最嚴(yán)重、受威脅人口最多的國(guó)家之一,崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷等受地質(zhì)作用影響的地質(zhì)災(zāi)害隱患多、分布廣。受極端氣象、地震、工程建設(shè)加劇等因素的影響,近年來(lái)我國(guó)地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)群發(fā),人民群眾生命財(cái)產(chǎn)遭受了嚴(yán)重的損失,對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生了重大影響。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,大規(guī)模基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與水資源和礦產(chǎn)資源的不斷開(kāi)發(fā)對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響仍在持續(xù),而且本世紀(jì)前期氣候變化和地震均趨于活躍期,因此從引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的內(nèi)外因來(lái)看,我國(guó)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生還將呈現(xiàn)出災(zāi)害種類多、分布地域廣、發(fā)生頻率高的趨勢(shì)。在地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急管理與決策過(guò)程中通過(guò)采取有效的信息化手段,提高對(duì)突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害事件的快速反應(yīng)能力,從而盡量降低災(zāi)害造成的損失,具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。 地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急行動(dòng)過(guò)程通常涉及跨區(qū)域、跨領(lǐng)域的多個(gè)部門(mén),需要部門(mén)之間的相互協(xié)調(diào)與合作,而信息資源的共享與協(xié)同服務(wù)是應(yīng)急決策支持系統(tǒng)的基礎(chǔ)支撐。地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急管理的信息化水平在不斷提升,空間信息技術(shù)也已經(jīng)深入地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急管理與決策支持的各方面。但是,作為應(yīng)急決策的重要依據(jù)和知識(shí)載體,由各級(jí)部門(mén)制定的地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急預(yù)案目前仍然主要以自然語(yǔ)言描述的靜態(tài)文本形式存在,在地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急響應(yīng)與決策過(guò)程中存在以下問(wèn)題。(1)應(yīng)急響應(yīng)與決策過(guò)程需要多個(gè)部門(mén)的信息共享與協(xié)同服務(wù),而目前很多決策所需信息是在災(zāi)害事件發(fā)生后通過(guò)人工方式向有關(guān)部門(mén)詢問(wèn)獲得,不僅浪費(fèi)了大量的寶貴時(shí)間,而且難以實(shí)現(xiàn)快速的信息融合與決策支持分析。(2)靜態(tài)文本預(yù)案是非結(jié)構(gòu)化文檔,為應(yīng)急決策過(guò)程提供的信息有限,而且無(wú)法實(shí)現(xiàn)預(yù)案知識(shí)的共享和重用,難以有效支持應(yīng)急決策方案的制定。(3)預(yù)案是根據(jù)處置突發(fā)事件的經(jīng)驗(yàn)預(yù)先制定的處置方法,而災(zāi)害的發(fā)生通常是不可預(yù)測(cè)的,在應(yīng)急處置過(guò)程中出現(xiàn)應(yīng)急資源不充足、應(yīng)急力量變動(dòng)、信息不確定等情況時(shí),基于文本預(yù)案的決策形式具有很大的局限性。 本文的研究旨在為突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急決策提供高效、智能、直觀的知識(shí)支撐,輔助決策者迅速做出決策,目標(biāo)是通過(guò)有效的技術(shù)手段在正確的時(shí)機(jī)以適當(dāng)?shù)男问綖閼?yīng)急管理或決策人員提供合適的知識(shí)。首先,在出現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害災(zāi)情或險(xiǎn)情時(shí),面對(duì)復(fù)雜的應(yīng)急態(tài)勢(shì),能夠快速獲取決策所需信息并進(jìn)行智能化的分析,有針對(duì)性的為決策者提供可用的決策支持信息。其次,利用GIS的信息分析與展示優(yōu)勢(shì),為決策者提供友好的人機(jī)交互界面與直觀可視化的信息,確保決策過(guò)程高效、有序進(jìn)行,但是計(jì)算機(jī)決不能代替人做出決策。 本文在查閱與調(diào)研國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)與資料的基礎(chǔ)上,圍繞地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急管理與決策過(guò)程中信息融合與協(xié)同服務(wù)不足、基于文本預(yù)案決策形式不足等問(wèn)題,通過(guò)研究應(yīng)急管理體系與機(jī)制、應(yīng)急決策知識(shí)以及決策體系,設(shè)計(jì)了面向服務(wù)的地質(zhì)災(zāi)害智能化應(yīng)急決策支持體系。重點(diǎn)研究了基于本體建模理論的地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急決策知識(shí)表達(dá)方法,對(duì)基于預(yù)案的地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急決策所需知識(shí)作了形式化表達(dá)。并提出了事件態(tài)勢(shì)驅(qū)動(dòng)的地質(zhì)災(zāi)害智能化應(yīng)急決策支持模型,以實(shí)時(shí)應(yīng)急態(tài)勢(shì)為驅(qū)動(dòng),將知識(shí)本體推理技術(shù)與空間輔助決策支持技術(shù)相結(jié)合,對(duì)地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急決策所需基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)、專題數(shù)據(jù)以及應(yīng)急決策知識(shí)進(jìn)行無(wú)縫融合,為基于應(yīng)急預(yù)案的智能化決策支持提供一種可行的方案。主要開(kāi)展了以下幾個(gè)方面的研究： (1)分析與研究了地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急管理與決策體系。首先明確了地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急管理的原則與目標(biāo)以及應(yīng)急管理的對(duì)象范圍,對(duì)地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急管理組織體系進(jìn)行了研究,并從應(yīng)急管理生命周期與工作階段兩個(gè)角度對(duì)應(yīng)急管理機(jī)制做了詳細(xì)的分析,將應(yīng)急管理生命周期中的預(yù)防、準(zhǔn)備、響應(yīng)和恢復(fù)的應(yīng)急管理內(nèi)容與日常管理、汛期預(yù)警、臨災(zāi)響應(yīng)及災(zāi)后恢復(fù)四個(gè)階段的工作進(jìn)行映射。然后進(jìn)一步對(duì)與地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急決策緊密關(guān)聯(lián)的地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防與預(yù)警、災(zāi)險(xiǎn)情速報(bào)與處理、應(yīng)急響應(yīng)與處置等三個(gè)應(yīng)急業(yè)務(wù)過(guò)程作了詳細(xì)的分析。在分析應(yīng)急管理體系與機(jī)制的基礎(chǔ)上,對(duì)地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急決策的特征及體系作了詳細(xì)分析。地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急決策需要大量知識(shí)的支持,因此對(duì)地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急決策所需知識(shí)的組成、結(jié)構(gòu)與特征進(jìn)行詳細(xì)分析,指出應(yīng)急預(yù)案中由人力知識(shí)與技能知識(shí)構(gòu)成的隱性知識(shí)是決策支持的重要依據(jù),提出利用本體建模理論對(duì)以預(yù)案為基礎(chǔ)的應(yīng)急決策知識(shí)進(jìn)行形式化表達(dá)的思路。最后提出了面向服務(wù)的地質(zhì)災(zāi)害智能化應(yīng)急決策支持體系,明確了本文的研究重點(diǎn)是：在該決策支持體系下,將應(yīng)急決策知識(shí)本體與空間信息技術(shù)相結(jié)合,為應(yīng)急響應(yīng)與處置過(guò)程提供智能決策支持。 (2)利用本體建模理論構(gòu)建了基于預(yù)案的地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急決策知識(shí)本體模型PEOMG。首先對(duì)本體建模的相關(guān)理論、技術(shù)和方法基礎(chǔ)進(jìn)行研究和了解,包括本體的定義和分類、本體描述語(yǔ)言、語(yǔ)義網(wǎng)規(guī)則語(yǔ)言以及本體構(gòu)建方法論,并且對(duì)本體在信息共享、信息檢索、知識(shí)服務(wù)及決策支持等應(yīng)用場(chǎng)景的功能做了分析。通過(guò)分析國(guó)家級(jí)、省市級(jí)、縣級(jí)等多個(gè)不同級(jí)別的地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急預(yù)案文本,提取以預(yù)案為基礎(chǔ)的應(yīng)急決策知識(shí)建模要素,包括應(yīng)急管理實(shí)體、應(yīng)急行動(dòng)過(guò)程以及應(yīng)急業(yè)務(wù)規(guī)則。以本體建模的相關(guān)理論、技術(shù)和方法為基礎(chǔ),以ABC事件本體模型為頂層本體,通過(guò)重用其中的概念和屬性并結(jié)合地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急管理的特點(diǎn)對(duì)概念及屬性進(jìn)行擴(kuò)充,基于網(wǎng)絡(luò)本體語(yǔ)言O(shè)WL對(duì)應(yīng)急管理實(shí)體和應(yīng)急行動(dòng)過(guò)程進(jìn)行知識(shí)建模。在應(yīng)急管理實(shí)體和應(yīng)急行動(dòng)過(guò)程本體定義的概念和屬性的基礎(chǔ)上,利用語(yǔ)義網(wǎng)規(guī)則語(yǔ)言SWRL對(duì)應(yīng)急業(yè)務(wù)規(guī)則作形式化表達(dá),為基于知識(shí)本體推理的地質(zhì)災(zāi)害智能化應(yīng)急決策支持奠定基礎(chǔ)。最后以某縣級(jí)地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急預(yù)案為對(duì)象進(jìn)行知識(shí)本體建模,驗(yàn)證了PEOMG的一致性和有效性。 (3)提出了事件態(tài)勢(shì)驅(qū)動(dòng)的地質(zhì)災(zāi)害智能化應(yīng)急決策支持模型,重點(diǎn)對(duì)該模型中的應(yīng)急態(tài)勢(shì)感知模型、決策知識(shí)服務(wù)模型以及決策推理與分析進(jìn)行了研究。態(tài)勢(shì)感知是應(yīng)急決策過(guò)程中的重要環(huán)節(jié),是決策者與應(yīng)急環(huán)境之間的橋梁,為決策方案的制定提供實(shí)時(shí)應(yīng)急態(tài)勢(shì)信息。首先提出了地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急態(tài)勢(shì)感知三層模型,包括感知應(yīng)急情境中的元素、理解當(dāng)前的應(yīng)急態(tài)勢(shì)以及預(yù)測(cè)將來(lái)的應(yīng)急狀態(tài),以實(shí)現(xiàn)應(yīng)急決策事件態(tài)勢(shì)的實(shí)時(shí)感知。然后從事件態(tài)勢(shì)信息流的角度研究了應(yīng)急決策知識(shí)服務(wù)的過(guò)程。地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警信息流與速報(bào)信息流是應(yīng)急態(tài)勢(shì)感知的主要途徑,對(duì)于應(yīng)急決策知識(shí)的動(dòng)態(tài)獲取具有重要的驅(qū)動(dòng)作用。通過(guò)建立決策知識(shí)本體服務(wù)目錄提供對(duì)應(yīng)急決策知識(shí)的服務(wù)描述與獲取方式。通過(guò)解析預(yù)警信息流或速報(bào)信息流中的特征元素,獲得事件信息、態(tài)勢(shì)信息以及時(shí)空信息,與知識(shí)本體概念進(jìn)行動(dòng)態(tài)映射,提取所需知識(shí)項(xiàng)。在此基礎(chǔ)上,以事件實(shí)時(shí)態(tài)勢(shì)信息為驅(qū)動(dòng),研究了基于應(yīng)急決策知識(shí)本體與空間信息技術(shù)的地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急決策推理與分析方法。一方面,通過(guò)知識(shí)本體推理使決策者在宏觀上明確應(yīng)急響應(yīng)級(jí)別、應(yīng)急響應(yīng)與處置的任務(wù),根據(jù)預(yù)案中的人力知識(shí)和技能知識(shí)指導(dǎo)決策者組織相應(yīng)的機(jī)構(gòu)開(kāi)展應(yīng)急行動(dòng)；另一方面,在時(shí)間緊迫、資源緊缺的情況下,考慮到預(yù)案知識(shí)不能為具體的指揮調(diào)度過(guò)程提供直觀的依據(jù),將空間輔助決策分析融入預(yù)案智能執(zhí)行的過(guò)程,在微觀上以直觀可視化的形式為指揮調(diào)度與態(tài)勢(shì)標(biāo)繪提供技術(shù)支持,形成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、宏觀和微觀結(jié)合的智能化決策支持技術(shù)體系。 (4)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急預(yù)案智能化原型系統(tǒng),對(duì)突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害智能應(yīng)急決策支持模型的理論方法進(jìn)行驗(yàn)證。通過(guò)梳理應(yīng)急預(yù)案執(zhí)行流程,對(duì)區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警響應(yīng)和單體地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急響應(yīng)的流程進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)�；诿嫦蚍⻊�(wù)的架構(gòu)思想對(duì)系統(tǒng)作了體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),并以預(yù)案執(zhí)行的流程為依據(jù)對(duì)系統(tǒng)功能進(jìn)行合理的組織,實(shí)現(xiàn)了基于預(yù)案的應(yīng)急管理與決策支持過(guò)程的數(shù)字化、智能化與可視化,驗(yàn)證了基于知識(shí)本體推理與空間輔助決策技術(shù)進(jìn)行智能化應(yīng)急決策支持的理論方法和技術(shù)體系的可行性。 通過(guò)論文研究,主要的創(chuàng)新和特色在于：(1)在綜合各級(jí)地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急預(yù)案內(nèi)容的基礎(chǔ)上,通過(guò)分析基于預(yù)案的地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急決策所需知識(shí)和技術(shù)框架,基于網(wǎng)絡(luò)本體語(yǔ)言O(shè)WL和語(yǔ)義網(wǎng)規(guī)則語(yǔ)言SWRL建立了基于預(yù)案的地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急決策知識(shí)本體模型PEOMG。通過(guò)PEOMG可以在人與人之間以及人與計(jì)算機(jī)之間實(shí)現(xiàn)應(yīng)急決策知識(shí)共享、重用與互操作,為地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急決策過(guò)程提供了一種語(yǔ)義協(xié)調(diào)機(jī)制。以PEOMG為模型基礎(chǔ),利用本體推理技術(shù)為預(yù)案流程的智能化執(zhí)行提供了一種方法。(2)提出了事件態(tài)勢(shì)驅(qū)動(dòng)的地質(zhì)災(zāi)害智能化應(yīng)急決策支持模型。以事件態(tài)勢(shì)信息流為驅(qū)動(dòng),通過(guò)Jena與Pellet組合進(jìn)行決策知識(shí)推理,使決策者在宏觀上可以明確應(yīng)急響應(yīng)級(jí)別、應(yīng)急響應(yīng)與處置的任務(wù),同時(shí)將空間輔助決策支持技術(shù)融入知識(shí)本體推理過(guò)程,在微觀上以直觀可視化的形式為指揮調(diào)度與實(shí)時(shí)標(biāo)繪提供支持,從而形成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、宏觀和微觀結(jié)合的智能化決策支持技術(shù)體系。
【學(xué)位單位】：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2014
【中圖分類】：P694;P208
【部分圖文】：

(Preparation)、響應(yīng)（Response)和恢復(fù)（Recovery)四個(gè)階段[85],這四個(gè)階段形成一個(gè)閉環(huán)（如圖2-3),上一階段的出口是下一階段的入口，每個(gè)階段都有不同的管理目標(biāo)和措施，但是各階段的執(zhí)行效果會(huì)對(duì)下一階段的實(shí)施產(chǎn)生影響。

響應(yīng)的重要信息來(lái)源與處置依據(jù)。根據(jù)《國(guó)家突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急預(yù)案》的相關(guān)內(nèi)容以及國(guó)土資源部關(guān)于地質(zhì)災(zāi)害速報(bào)制度的相關(guān)要求，突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害分級(jí)速報(bào)與響應(yīng)過(guò)程如圖2-5所示。I級(jí)：應(yīng)急調(diào)g按

本文編號(hào)：2826399