基于突变论的突发事件应急管理研究—以上海浦东清明祭扫为例

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3.0 牛悦 2024-11-19 4 4 1.84MB 66 页 15积分

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摘要

2008年国务院首次将清明节颁布为法定假日，致使更多市民把扫墓放在“节

假合一”的清明节当天，使得传统的祭扫活动呈现出“短时间、小空间、高密度、

大流量”的特点。“清明扎堆祭扫”极易引发人群拥挤踩踏事件，近几年，随着大

型群集活动的增加，拥挤踩踏事故的风险以及发生频率都呈急剧递增的趋势，而

这类事故带来的危害也是极大的，因此对这类事故的预防研究也成了突发事件应

急管理中的一个重要问题。

首先，针对清明期间祭扫活动的特点，分析了清明期间存在的安全隐患，总

结了清明期间易发的几类突发事件，其中人群在短时间内从大空间向小空间的大

量聚集，导致的最突出的问题就是人群拥挤踩踏事故，因此预防拥挤踩踏事故的

研究具有重要意义。

其次，在分析了突变论在研究人群拥挤踩踏事故的适用性之后，提出了应用

系统科学中的突变理论对人群拥挤踩踏事件进行数学建模，并通过势函数的变换，

进一步推导出人群拥挤系统的势函数及分叉集，由突变理论模型推导出了运动人

群的临界密度及人流量，对实际活动具有一定的指导意义。

再次，将清明期间现场实测所采集到的数据运用灰色理论中的累减生成算法

进行预处理，处理过的数据通过了数据独立性，同质性以及平稳性的检验，因此

可以对其进行分布拟合。本文中用到的是Stat：：Fit数据统计分析软件。最后将拟

合所得到的分布及参数作为输入应用到仿真模型中，利用ExtendSim仿真软件对墓

区入口人群的流动情况进行模拟仿真，以排队的队列长度与入口处人员数量的总

和反应入口人群密度，以进入所耗费的时间反应人群速度，从而将仿真模型与本

文所建的理论模型相结合来研究人群拥挤系统。

最后，结合理论模型和仿真模拟，预测并模拟仿真2010年清明祭扫期间的人

群拥挤情况，得出2010年的清明祭扫期间存在安全隐患的结论，并为清明期间的

安全防范提供了建议。

关键词：清明人群拥挤应急管理突变理论灰色系统理论

ExtendSim仿真

ABSTRACT

Ching Ming Festival is issued as a national holiday by the State Council the first

time in 2008, causing more people to pay respect to the dead on the vacation of the

Ching Ming Festival, and making the traditional visit of family tombs show the feature

of "short time, small space, high density, large flow ". The concentration visit activities

in Ching Ming Festival could easily trigger a crowd trampling. In recent years, the risks

and frequency of crowd trampling rise sharply with the increasing of large crowd

activity. This kind of accidents harms seriously, so the study of the prevention of this

kind of accident has become an important issue in emergency management.

First of all, according to the distinguished features of the visit activities during

Ching Ming Festival, hidden dangers are analyzed and all kinds of emergencies are sum

up. Among them, the most serious problem is crowd trampling, when large crowds

crowd from big space to small space during short time. So the prevention of crowd

trampling has great significance.

Second, the cause and happen mechanism of crowd trampling are analyzed, the

method which establishes mathematics model according to catastrophe theory in system

sciences. After potential function transformation, crowds squeeze system potential

function and bifurcation set are deduced. The critical speed and flow amount of people

are obtained according to catastrophe theory. The result has some guiding meanings to

real activities.

Again, the measured data obtained by the use of gray theory to deal with the use

of imported populations ExtendSim right cemeteries simulation, the Ching Ming

Festival data collected during the on-site processing, applied to the model, simulation

and analysis.

Again, the measured data on spot during Ching Ming Festival is pretreated

according to inverse accumulated generating operation (IAGO). The data after

pretreating experience the test of data independence, homogeneity, and stationarity tests,

so it can be treated by distributing fitting. The data analysis and statistics software

applied in this paper is Stat::Fit. The fitting parameters is inputted into the simulation

model and the flow of people at the entrance in the grave field is simulated by

ExtendSim. The length of row reflects the crowd density and the entering time reflects

the flow speed of people, so the crowd trampling data can be studied according to

simulation combined with the theory model in this paper. .

Finally, based on both theory model and simulation, the critical data of crowd

trampling accident is predicted and simulated, which provides early warning for safety

precautions during Ching Ming Festival.

At end of this paper, the point of innovation and shortcomings are related, at the

same time, the development trend of this study is predicted.

Key Words: Ching Ming Festival, crowd crushing, emergency

management, gray system theory, catastrophe theory, ExtendSim

simulation

摘要

ABSTRACT

第一章绪论...................................................................................................................1

§1.1 研究的背景和意义...........................................................................................1

§1.1.1 突发事件的概念.....................................................................................1

§1.1.2 突发事件的特征.....................................................................................2

§1.1.3 突发事件应急管理.................................................................................3

§1.1.4 课题意义.................................................................................................4

§1.2 国内外研究状况...............................................................................................5

§1.2.1 突变理论在交通领域的应用.................................................................5

§1.2.2 突发事件应急管理国内外研究现状.....................................................6

§1.3 论文框架...........................................................................................................7

§1.4 研究思路及内容...............................................................................................9

第二章突变理论在人群拥挤中的应用研究...............................................................11

§2.1 突变理论概述.................................................................................................11

§2.1.1 突变理论的研究对象...........................................................................11

§2.1.2 突变的类型...........................................................................................12

§2.1.3 突变的特点...........................................................................................13

§2.2 突变理论适用性分析.....................................................................................14

§2.3 应用突变理论建立人群拥挤系统的初级模型.............................................14

§2.3.1 初级模型的建立...................................................................................15

§2.3.2 模型的求解...........................................................................................16

§2.3.3 实例分析...............................................................................................17

§2.4 基于势函数变换的人群拥挤模型.................................................................18

§2.4.1 势函数变换...........................................................................................18

§2.4.2 实例分析...............................................................................................20

§2.5 本章小结.........................................................................................................21

第三章基于 ExtendSim 的仿真模型的构建...............................................................23

§3.1 ExtendSim 简介 ...............................................................................................23

§3.2 建模目的.........................................................................................................24

§3.3 建立仿真模型的思想.....................................................................................24

§3.4 模型改进.........................................................................................................30

§3.5 典型性能指标分析.........................................................................................32

§3.6 本章小结.........................................................................................................32

第四章数据分布拟合...................................................................................................33

§4.1 灰色系统理论简介.........................................................................................33

§4.2 灰色生成方法.................................................................................................34

§4.3 数据处理及分布拟合.....................................................................................34

§4.4 拟合结果分析.................................................................................................39

§4.5 本章小结.........................................................................................................40

第五章实例分析...........................................................................................................41

§5.1 实例分析一.....................................................................................................41

§5.2 实例分析二.....................................................................................................42

§5.2.1 参数设置...............................................................................................42

§5.2.2 模型校核与检验...................................................................................47

§5.2.3 仿真输出分析.......................................................................................47

§5.3 2010 年清明祭扫人群拥挤情况预测.............................................................49

§5.3.1 模拟结果分析.......................................................................................50

§5.4 本章小结.........................................................................................................52

第六章总结与展望.......................................................................................................55

§6.1 主要结论及创新.............................................................................................55

§6.2 存在的不足.....................................................................................................56

§6.3 展望.................................................................................................................56

附录...............................................................................................................................57

参考文献.........................................................................................................................59

在读期间公开发表的论文及参与项目.........................................................................63

一、论文..................................................................................................................63

二、科研项目..........................................................................................................63

致谢...............................................................................................................................65

第一章绪论

§1.1 研究的背景和意义

近年来，世界各地突发事件频繁发生，对经济发展、人民生活、社会安全稳

定等方面都造成了重大的影响，所以世界各国的政府部门、企业组织、学术团体

和专门机构等对突发事件管理这一课题开展了一系列研究，取得了一定的成果。

本节将对突发事件与突发事件应急管理的相关概念与理论进行简要的综述。

§1.1.1 突发事件的概念

对于突发事件的界定，不同的学者有不同的看法，美国学者Hermann最早提出

突发事件的定义：“突发是威胁到决策主体根本目标的一种形势，在这种形势下，

决策主体的反应时间非常有限，且形势向着决策主题意想不到的方向发展”。

美国学者Rosenthal和Pijnenburg等人则认为[1]“突发事件就是对一个社会系统

的基本价值和行为准则架构产生严重威胁，并且在时间压力和不确定性极高的情

况下，必须对其做出关键决策的事件”。

我国学者对突发事件的界定问题也进行了广泛研究。其中，薛克勋在《中国

大中城市政府紧急事件响应机制研究》一书中[2]，把突发事件界定为：“突然发生

的，具有不确定性、需要响应主体立即做出反应并得到有效控制的危害性事件”。

从不同的角度看，以上的定义都较准确地反映了突发事件的内涵，但或多或

少都有些偏颇。

结合以上观点，可以认为突发事件通常是指突然发生的，事态发展具有高度

不确定性的，使社会系统的基本结构或基本价值规范受到严重威胁并需要在相关

信息极不充分完整的情况下迅速决策应对的事件或情况。根据我国2007年11月1日

起施行的《中华人民共和国突发事件应对法》的规定[3]，突发事件是指突然发生，

造成或者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。以上对突发事件的定义，反映了突发

事件本身的一些主要特征，即突发性、不确定性、社会危害性以及紧迫性等。

自20世纪90年代以来，突发事件已逐渐变成了一个引起全球关注的重大问题。

我国近年来也处于突发事件的高发时期，非典事件，去年南方雪灾以及汶川地震

等给我国的经济与社会发展带来了难以估量的损失。

我国每年因突发公共事件造成的损失十分惊人，据国务院办公厅应急预案工

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作小组的统计数字显示，我国每年因突发事件造成的非正常死亡超过20万人，伤

残超过200万人，经济损失超过6000亿元人民币，约相当于我国GDP总量的4%。事

故灾害之后的停工停产、供应和销售中断以及次生灾害会引发进一步的损失。而

且事故灾害后，公众的生活节奏被打乱，心理受到冲击，生活受到巨大影响，这

类损失虽然是软性的、不可量化的，但其伤害和影响甚至可能超过直接损失。

虽然我国已经初步建立起了应急管理机制。但总体来看，在实际应对突发事

件的过程中还是存在一些比较突出的薄弱环节如监测预警体系不太完善，应急决

策方面存在不足等。监测预警与应急决策体系对突发事件的预防和处理起着非常

关键的作用，因此对突发事件的预防及应急决策方面的研究至关重要。

§1.1.2 突发事件的特征

以上对突发事件的定义，反映了突发事件本身的一些主要特征，即突发性、

不确定性、社会危害性以及紧迫性：

（1）突发性

突发时间的发生，一般都是毫无征兆，让人措手不及。

（2）不确定性

突发事件发生时，信息往往随着事态的发展而演变。由于人们很难及时获得

准确有效的突发事件信息，加上周围环境的多变性，所以往往很难准确把握事件

的性质、影响因素，未来发展方向及对组织或社会造成的影响，这就造成了事件

的不确定性。也正是由于不确定性，许多看似不起眼的危机最后可能会导致意想

不到的结局。

（3）社会危害性

突发事件影响和涉及的主体具有社群性，开始的时候其直接涉及的范围可能

仅仅只是一个小范围的群体，但是随着事件的迅速传播与扩散，逐渐引起了社会

公众的关注。此时，如果突发事件不能得到有效控制或者表现出进一步扩大的趋

势，就会威胁到社会或者组织的基本价值或行为准则，打乱正常的政治、经济、

社会生活秩序，造成公众心理恐慌，引发社会的不稳定，使人民的生命和财产安

全受到严重威胁。

（4）紧迫性

由于突发事件会在极短的时间内将积蓄的所有危害能量迅速释放，因而要求

决策者在信息、资源的严重制约下，必须在很短的时间里做出反应，制定出应对

突发事件的处理措施。

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摘要2008年国务院首次将清明节颁布为法定假日，致使更多市民把扫墓放在“节假合一”的清明节当天，使得传统的祭扫活动呈现出“短时间、小空间、高密度、大流量”的特点。“清明扎堆祭扫”极易引发人群拥挤踩踏事件，近几年，随着大型群集活动的增加，拥挤踩踏事故的风险以及发生频率都呈急剧递增的趋势，而这类事故带来的危害也是极大的，因此对这类事故的预防研究也成了突发事件应急管理中的一个重要问题。首先，针对清明期间祭扫活动的特点，分析了清明期间存在的安全隐患，总结了清明期间易发的几类突发事件，其中人群在短时间内从大空间向小空间的大量聚集，导致的最突出的问题就是人群拥挤踩踏事故，因此预防拥挤踩踏事故的研究具有重要...

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