朱莉：跨区域复杂应急决策模型与方法

国内外频繁发生的各类突发事件严重影响社会和人民的生命财产安全，提高重大突发事件的应急应对能力是全世界关注的焦点。以当下肆虐全球的新冠肺炎疫情为例，由于重大突发事件可能波及多个地区，并且造成的危害往往超过单个区域的应对能力，跨区域应急已成为防范和处置重大突发事件的常用手段。

跨区域复杂应急决策模型与方法

为了实现有效的跨区域应急，必须建立一套打破区域边界、合理统筹资源的跨区域优化运作方案，以保障各区域间的高效合作、促进应急协同效应的有序形成、提升跨区域应急决策的最大效能，最终全面提高应对重大突发事件的能力。因此，面向重大突发事件的跨区域应急优化决策研究意义重大。

然而，真实的跨区域应急运作中有许多需要重视却常被忽略的复杂性现象：如各类异质参与对象普遍存在、决策评判标准和决策过程的多维性、决策参与主体的多元化、不断演化的突发事件和相应处置过程间的动态交互性等。这些切实存在的复杂特征导致跨区域协调部署、资源集成等应急活动面临很多现实难题：例如，面对具有空间特征差异的各地区、身处不同区域的多元化合作主体及各应急决策过程的多维性，如何处理这些复杂性，实施更高效的跨区域应急决策？又如，突发事件不断发生发展变化，各对象在跨区域应急过程中呈现出动态交互的演化特征，在事态变化与应对处置相互影响下如何做到及时有序的跨区域应急？这些均可归结为跨区域应急决策中亟须解决的各类复杂性所带来的影响。若在跨区域应急优化中不充分考虑各种复杂因素，将很可能导致低效和不准确的应急决策，甚至造成整个跨区域应急决策体系的失效。由此，构建一套科学的跨区域复杂应急决策模型与方法体系，在重大突发事件频发的当下社会显得十分必要和迫切。

本书正是基于上述研究视角，聚焦跨区域应急决策中存在的异质性、多维性、多主体和动态性等复杂特征，充分应用定性与定量分析相结合、静态与动态研究相结合、多学科理论交叉融合等创新方法，深入分析各类复杂特性对跨区域应急决策所造成的影响，探讨如何针对性选择合适的理论和方法去解决这些跨区域复杂应急问题，并提出相应的科学决策机制。

特别地，本书所介绍的复杂应急决策各类模型和方法，充分吸收了运筹学理论与建模、博弈论、系统动力学和灰色预测模型等理论方法之精华，并将其综合应用于跨区域应急情境中。这种运用多种理论交叉融合的研究手法不仅有助于更加科学地认识跨区域复杂应急决策过程，同时对于帮助读者了解应急管理与应急决策相关学术前沿、学习管理科学与工程领域热门主流的研究工具以及培养独特新颖的创新思维和科研视角等方面均有重要作用。

本书主要包括以下内容：

第一部分

第一部分(第1～4章)：面向异质性的跨区域复杂应急决策。从地区异质性、决策者异质性、受灾者异质性以及决策相关人员行为异质性等方面入手，针对性探究各种异质性的定量表征方式，全面分析跨区域应急中各类异质性对决策过程的影响，构建考虑各种异质性的跨区域复杂应急决策模型，介绍所构模型的求解方法并实施相应案例或算例分析。

第二部分

第二部分(第5～8章)：面向多维性的跨区域复杂应急决策。一方面，针对决策目标的多维性，基于救援效率、救援公平以及救援优先性等多种决策考量冲突共存的现实，构建兼顾多维目标的跨区域复杂应急决策模型；另一方面，针对决策过程的多维性，以伤员救治、物资调配和灾民疏散等多维救援物流过程为例，构建考虑多维物流过程的跨区域复杂应急决策模型。针对所构模型，探寻模型求解方法并实施案例或算例分析。

第三部分

第三部分(第9～11章)：面向多主体的跨区域复杂应急决策。分析应急资源供应方、受灾区域地方政府和中央政府等多元化主体间的相互博弈对跨区域复杂应急决策的影响。首先，分别在资源配给或共享模式前提下，构建供应方与不同灾区地方政府间的应急资源分配博弈模型，探究中央政府选择差异化或统一定价政策下跨区域应急决策方法；接着，构建中央政府、供应方和灾区地方政府之间的多方博弈模型，探究中央政府价格管控下跨区域多主体间应急资源分配的多方博弈决策方法。

第四部分

第四部分(第12～14章)：面向动态性的跨区域复杂应急决策。首先，从讨论跨区域复杂应急决策的动态机制入手，介绍跨区域应急物资协同调配的系统动力学模型构建方法。接着，针对灾害场景下实时动态的应急物资需求，探究面向动态需求的跨区域应急分配和路径决策模型构建与求解方法。最后，运用灰色神经网络方法对应急过程中待救人数实施动态预测，构建跨区域应急救援动态调度优化模型，设计模型求解方法并实施算例分析。

整本书介绍了面向重大突发事件的各种复杂情境下跨区域应急决策理论与方法，涵盖了应急管理与应急决策的大部分前沿内容，研究视角独特新颖、逻辑严密且具较强的现实意义，介绍的理论模型与方法均是当前管理科学与工程领域热门的研究工具，研究思路反映出应急管理领域研究发展的动向观点，具有较强的科学应用价值。

本书可作为高等院校管理类本科高年级学生的研修教材，也可作为管理科学与工程、应急管理、行政管理及公共管理等专业的研究生教学参考书，同时还可作为政府、企业管理部门相关人员开展本行业领域复杂应急决策方法学习和培训的参考工具书。

本书的推广可提升跨区域协同应急决策理念和理论方法知识体系的普及力度，提高全社会对跨区域协同应急决策的接受程度和意识，促进交叉领域合作创新思维的培养，在应急领域知识传播方面具有良好的社会效益，在有效降低重大突发事件应对损失方面有间接提高经济效益的作用。

作者简介

朱莉，教授，博士生导师。主要研究方向为应急物流、供应链管理。曾先后于德国汉诺威大学、美国匹斯堡大学访学。江苏省“六大人才高峰”创新团队高层次人才培养人选。主持国家自然科学基金项目2项，在国内外较高水平期刊上（如管理科学学报、系统工程理论与实践、中国管理科学、管理评论、系统管理学报、Annals of Operations Research）发表20余篇论文，出版中英文专著4部，排名第二获教育部第八届高等学校科学研究优秀成果奖（人文社会科学）二等奖1项、江苏省哲学社会科学优秀成果一等奖2项及二等奖1项。担任中国（双法）应急管理专业委员会委员、以及中国系统工程学会应急管理系统工程专业委员会委员。

内容简介

本书以跨区域应急决策为研究对象，关注真实跨区域应急场景中常展现的异质性、多维性、多主体和动态性等复杂特征，介绍面向重大突发事件的各种复杂情境下跨区域应急决策理论与方法。全书内容分为四个专题部分：第一部分聚焦异质性，重点研究地区异质、决策者和受灾者行为异质对跨区域应急决策的影响；第二部分聚焦多维性，从救援效率、公平和优先等多维决策以及多维应急物流服务等角度开展研究；第三部分聚焦多主体，重点分析跨区域应急决策中供应企业与各级政府之间的博弈关系；第四部分聚焦动态性，在跨区域应急体系自身所具复杂动力学机制分析的基础上，重点探究动态需求对跨区域应急决策的影响。

目录速览

前言

第一部分 面向异质性的跨区域复杂应急决策
第1章 考虑地区异质性的跨区域应急决策 3
1.1 决策问题描述与相关研究 3
1.2 地区异质性的表征 4
1.2.1 应急反应时间的差异化 4
1.2.2 各灾区需求的差异化 5
1.3 考虑地区异质性的跨区域应急决策模型构建 6
1.3.1 模型假设与符号说明 6
1.3.2 面向地区异质性的应急选址-分配模型 6
1.4 考虑地区异质性的跨区域应急决策模型求解 7
1.4.1 模型求解算法设计 8
1.4.2 模型求解算法步骤 9
1.5 考虑地区异质性的跨区域应急决策案例分析 10
1.5.1 案例相关数据采集 10
1.5.2 案例求解结果比较 11
1.5.3 案例参数分析 12
1.6 本章小结 15
参考文献 16
第2章 考虑决策者异质性的跨区域应急决策 18
2.1 决策问题描述与相关研究 18
2.2 决策者异质性的表征 19
2.2.1 初始决策时长的差异化 19
2.2.2 决策者学习能力的差异化 20
2.3 考虑决策者异质性的跨区域应急决策模型构建 20
2.3.1 模型假设与符号说明 21
2.3.2 面向决策者异质性的应急选址-分配模型 21
2.4 考虑决策者异质性的跨区域应急决策模型求解 23
2.5 考虑决策者异质性的跨区域应急决策案例分析 25
2.5.1 案例相关数据采集 25
2.5.2 案例求解结果比较 27
2.5.3 案例参数分析 29
2.6 本章小结 44
参考文献 44
第3章 考虑受灾者异质性的跨区域应急决策 46
3.1 决策问题描述与相关研究 46
3.2 考虑受灾者异质性的跨区域应急决策模型构建 47
3.2.1 模型假设与符号说明 48
3.2.2 面向受灾者异质性的跨区域应急路径优化模型 48
3.3 考虑受灾者异质性的跨区域应急路径优化模型求解 50
3.3.1 模型求解算法设计 50
3.3.2 模型求解算法步骤 51
3.4 考虑受灾者异质性的跨区域应急决策算例分析 52
3.4.1 仿真算例相关设置 52
3.4.2 算例求解结果比较 54
3.4.3 算例参数分析 56
3.5 本章小结 58
参考文献 59
第4章 考虑异质性行为的跨区域应急决策 60
4.1 决策问题描述与相关研究 60
4.2 异质性行为的定量表征 62
4.3 考虑异质性行为的跨区域应急决策模型构建 63
4.3.1 模型假设与符号说明 63
4.3.2 面向异质性行为的跨区域应急物资动态调度优化模型 64
4.4 考虑异质性行为的跨区域应急决策模型近似处理 67
4.5 考虑异质性行为的跨区域应急决策案例分析 69
4.5.1 案例相关数据采集 69
4.5.2 案例求解结果比较 70
4.5.3 案例参数分析 73
4.6 本章小结 76
参考文献 76
附录4-A 79
第二部分 面向多维性的跨区域复杂应急决策
第5章 兼顾效率和公平的跨区域应急决策 87
5.1 决策问题描述与相关研究 87
5.2 考虑效率和公平的跨区域应急决策建模准备 88
5.2.1 模型假设与符号说明 88
5.2.2 绝对和相对剥夺成本 89
5.3 兼顾效率和公平的跨区域应急救援路径优化模型 91
5.3.1 模型构建 91
5.3.2 不同区域划分原则下的协同应急救援策略 92
5.4 兼顾效率和公平的跨区域应急决策算例分析 93
5.4.1 仿真算例相关设置 93
5.4.2 算例求解结果对比 94
5.5 本章小结 98
参考文献 99
第6章 兼顾公平和优先的跨区域应急决策 101
6.1 研究背景与决策问题描述 101
6.2 相关研究综述 102
6.2.1 多目标应急救援路径优化研究 102
6.2.2 不同受灾程度伤员的救援优先级研究 103
6.2.3 面对差异化需求的运输策略研究 104
6.3 兼顾公平和优先的跨区域应急救援路径优化模型 105
6.3.1 模型假设与符号说明 105
6.3.2 绝对和相对剥夺成本 106
6.3.3 模型构建 107
6.3.4 模型应用 110
6.4 兼顾公平和优先的跨区域应急决策模型求解 110
6.4.1 蚁群算法步骤 111
6.4.2 蚁群算法验证 112
6.5 兼顾公平和优先的跨区域应急决策案例分析 114
6.5.1 案例相关数据采集 114
6.5.2 案例求解与算法对比 117
6.5.3 不同模型的比较分析 119
6.5.4 案例参数分析 123
6.6 本章小结 126
参考文献 126
附录6-A：模型Ⅰ和Ⅱ的NP-hardness 证明 131
附录6-B：基于模型Ⅰ和模型Ⅱ的对比分析 131
附录6-C：基于模型Ⅰ和模型Ⅱ的参数敏感性分析 132
第7章 考虑多维目标的跨区域应急决策 135
7.1 决策问题描述与相关研究 135
7.2 考虑多维目标的跨区域应急决策模型构建 137
7.2.1 模型假设与符号说明 137
7.2.2 面向多维目标的跨区域应急选址-调配优化模型 138
7.3 考虑多维目标的跨区域应急决策模型求解 140
7.4 考虑多维目标的跨区域应急决策算例分析 147
7.4.1 仿真算例相关设置 147
7.4.2 算例求解过程及结果 149
7.5 本章小结 158
参考文献 158
第8章 考虑多维物流过程的跨区域应急决策 161
8.1 灾后应急体系的多维物流过程 161
8.2 考虑多维物流过程的跨区域应急决策问题描述 162
8.3 考虑多维物流过程的跨区域应急决策模型 164
8.3.1 模型假设与符号说明 164
8.3.2 面向多维物流过程的应急路径协同优化模型构建 165
8.4 考虑多维物流过程的跨区域应急决策模型求解 167
8.5 考虑多维物流过程的跨区域应急决策案例分析 169
8.5.1 案例相关数据采集 169
8.5.2 案例求解结果对比 170
8.6 本章小结 173
参考文献 174
第三部分 面向多主体的跨区域复杂应急决策
第9章 配给模式下跨区域多主体应急博弈决策 179
9.1 决策问题描述与相关研究 179
9.2 配给模式下跨区域多主体应急资源分配博弈模型构建 181
9.2.1 模型假设与符号说明 182
9.2.2 模型构建 183
9.3 面向差异化定价的跨区域多主体应急资源配给博弈决策 186
9.3.1 差异化定价下配给博弈模型构建 186
9.3.2 差异化定价下配给博弈算例分析 189
9.4 面向统一定价的跨区域多主体应急资源配给博弈决策 190
9.5 不同定价策略下跨区域多主体应急资源配给博弈的对比 192
9.5.1 差异化定价与统一定价的博弈模型对比 192
9.5.2 差异化定价与统一定价的博弈算例对比 195
9.6 本章小结 196
参考文献 197
第10章 共享模式下跨区域多主体应急博弈决策 198
10.1 决策问题描述与相关研究 198
10.2 共享模式下跨区域多主体应急资源分配博弈模型构建 200
10.3 面向差异化定价的跨区域多主体应急资源分配博弈决策 201
10.3.1 差异化定价下共享分配博弈模型构建 201
10.3.2 差异化定价下共享分配博弈算例分析 205
10.4 面向统一定价的跨区域多主体应急资源分配博弈决策 207
10.4.1 统一定价下共享分配博弈模型构建 207
10.4.2 统一定价下共享分配博弈算例分析 210
10.5 不同定价策略下跨区域多主体应急资源分配博弈的对比 212
10.6 本章小结 215
参考文献 216
第11章 中央政府管控下跨区域多主体应急博弈决策 218
11.1 不同定价策略下面向两种模式的跨区域应急博弈对比 218
11.1.1 差异化定价下两种模式的对比 218
11.1.2 统一定价下两种模式的对比 221
11.2 配给和共享模式下中央政府两种价格管控策略对比 223
11.2.1 配给模式下两种定价策略的对比 223
11.2.2 共享模式下两种定价策略的对比 224
11.3 考虑中央政府管控的跨区域应急分配多方博弈分析 224
11.3.1 多方博弈相关研究 224
11.3.2 面向中央政府管控的跨区域多主体间博弈决策 226
11.4 本章小结 232
参考文献 233
第四部分 面向动态性的跨区域复杂应急决策
第12章 跨区域应急物资协同调配的动力学研究 237
12.1 决策问题描述与相关研究 237
12.2 面向传染病疫情的跨区域应急调配系统动力学模型 238
12.2.1 建模背景与模型假设 239
12.2.2 因果关联分析 240
12.2.3 系统数据流图 241
12.2.4 跨区域应急物资协同调配方案 241
12.3 面向传染病疫情的跨区域应急物资协同调配案例分析 243
12.3.1 案例背景及相关方程设定 243
12.3.2 动力学模型检验 245
12.3.3 案例参数分析 246
12.4 本章小结 251
参考文献 251
第13章 基于动态需求的跨区域应急决策 254
13.1 决策问题描述与相关研究 254
13.2 基于动态需求的跨区域应急调配决策建模准备 255
13.2.1 模型假设与符号说明 255
13.2.2 各救援阶段的动态需求表征 256
13.2.3 应急救援的不同分配策略 257
13.2.4 反映灾民心理创伤的剥夺成本 258
13.3 基于动态需求的跨区域应急调配决策模型构建 259
13.4 基于动态需求的跨区域应急调配决策模型求解 260
13.5 基于动态需求的跨区域应急调配决策案例分析 261
13.5.1 案例场景及求解对比 262
13.5.2 案例参数分析 263
13.5.3 案例分析启示 268
13.6 本章小结 268
参考文献 269
第14章 基于灰色神经网络动态预测的跨区域应急决策 271
14.1 决策问题描述与相关研究 271
14.2 基于灰色神经网络动态预测的跨区域应急决策模型 273
14.2.1 模型假设与符号说明 273
14.2.2 基于灰色神经网络的待救援伤员人数预测 274
14.2.3 模型构建 275
14.3 基于灰色神经网络动态预测的跨区域应急决策模型求解 276
14.3.1 NSGA-Ⅱ算法 277
14.3.2 NSGA-Ⅱ和蚁群混合算法 277
14.4 基于灰色神经网络动态预测的跨区域应急决策算例分析 278
14.4.1 仿真算例相关设置 278
14.4.2 两种算法求解对比分析 281
14.4.3 算例参数分析 285
14.5 本章小结 287
参考文献 287

书评

《跨区域复杂应急决策模型与方法》的作者们是一支长期扎根应急管理领域，具有严谨学术精神、深厚学术功底和开阔学术视野的学术团队，这个团队近十年来出版了《现代应急管理》《应急协同决策理论与方法》《Modern Emergency Management》等一系列应急相关论著，形成了当下我国应急管理理论与实务方面较有力的组合教材和科研工具书。

不同于以往论著，作者们这次凭借多年来深耕应急管理领域的丰富经验，聚焦跨区域应急各类典型复杂特征，综合采用多学科交叉理论进行深度探索，构建了一套颇具特色的跨区域复杂应急有效决策模型与方法体系。全书逻辑缜密、结构层次合理有序、脉络清晰，文字精炼、语言表达通俗易懂、图文并茂，力求将学术前沿及热点以易读易学易操作的形式予以展现，可称得上是一部较实用的跨区域复杂协同应急实务宝典。尤其书中倡导的“建立跨区域应急联动机制、提高协同应急处置能力”等创新观点和方法，可为相关部门的日常跨区域应急管理实践提供重要参考。这本具较强创新精神且符合时代需求的应急领域学术力作，有着很好的理论研究和实践应用参考价值，在此真诚推荐给大家，希望各位读有所获！

推荐专家

赵秋红，北京航空航天大学经济管理学院教授、博士生导师，北航“蓝天学者”特聘教授、校学术委员会委员；中国系统工程学会常务理事、应急管理专业委员会主任、服务系统工程分会副主任；中国物流学会理事；“城市安全运行与应急保障”北京市国际科技合作基地主任；SCI源期刊《Computers and Industrial Engineering》领域编辑（Area Editor）；EI源期刊《北京航空航天大学学报》《系统工程理论与实践》编委。主要从事应急管理、物流与供应链管理、智能优化领域的教学、科研与实践工作。先后主持多项科研项目，包括国家自然科学基金重点项目、国家自然科学基金青年/面上项目、科技部创新方法工作专项、国家重点研发计划课题等。

本文编辑：王芳

一起阅读科学!

科学出版社│微信ID：sciencepress-cspm

专业品质 学术价值

原创好读 科学品味

科学出版社视频号

硬核有料 视听科学