基于組合賦權-集對分析法的城市人員密集場所風險評價

成連華, 李楠, 李樹剛, 曹東強, 郭慧敏

(西安科技大學安全科學與工程學院, 西安 710054)

城市人員密集場所指因功能性需要同一時間人數聚集多,可能造成安全事故,需要進行管理和預控的特定區域和場所[1]。隨著城市化進程的加速,城市人員密集場所在數量和規模上有了巨大的增長。馮志斌等[2]借鑒公共場所的分類以及分析事故風險的必要性,將城市人員密集場所劃分為學校教育場所、文化交流場所、旅游景區場所、休閑娛樂場所等8大類。城市人員密集場所在進行文化娛樂享受休閑、樂趣的同時,其帶來的風險也在不斷增加。一旦發生突發事件,往往會從局部演化成為一場大型的綜合公共危機。因此,有必要全面辨識風險因素,構建科學的城市人員密集場所風險評價指標體系,確定出關鍵風險指標,對城市人員密集場所的安全管理具有重要現實意義。

眾多學者在城市人員密集場所擁擠踩踏、緊急疏散等方面的研究已取得諸多進展。在城市人員密集場所擁擠踩踏方面,Butakov等[3]使用探測器檢測和識別人員密集場所中的威脅載體,并應用于普爾科沃機場。Santos-Reyes等[4]應用管理監督風險樹和力、信息、空間、時間模型對墨西哥舞廳踩踏事故進行因果因素分析。曲敏彰[5]提出基于事故致因理論的人員密集場所擾動因素管控模型。在城市人員密集場所緊急疏散方面,Fang等[6]分析人群疏散時的出口選擇,發現即使較近的出口擁擠,行人仍選擇較近的出口。許巖等[7]利用Pearson相關性分析和Logistic回歸分析對人員疏散問題進行研究,分析發現緊急疏散經歷等對疏散出口的二次選擇有正向顯著影響。鐘光淳等[8]通過手機信令數據獲取避難需求,分析避難場所在避難需求預測及疏散分配方面的不足,提出了避難場所布局優化方法。在評價方法應用方面,為了實現城市人員密集場所風險的科學評價,需要對每項評價指標賦以適當的權重。常用計算指標權重的方法有主觀賦權和客觀賦權兩大類,其中主觀權重計算方法有層次分析法[9]、序關系法(order relation,G1)[10]、德爾菲法[11]等,客觀權重計算方法有熵權法[12]、Critic權重法[13]、變異系數法[14]等。綜上所述,中外學者從多個層面豐富了風險評價的研究內容,提供了有價值的參考依據,但依然存在不足之處:一是城市人員密集場所風險評價指標體系不完善;二是計算指標權重時偏向使用單一賦權法,使得評價結果具有較強的片面性。

因此,采用扎根理論進行編碼提取風險因素,完善城市人員密集場所風險評價指標體系,綜合評估與預測城市人員密集場所風險。單一賦權方法導致評價指標權重具有偏向性,使用多種權重計算方法以獲得評價指標綜合權重[15-16],利用G1和熵權法(entropy weight,EW)計算指標的主客觀權重,然后提出基于主客距離的組合賦權法確定指標的綜合權重,最后結合集對分析法[17](set pair analysis,SPA)評價和預測城市人員密集場所的風險水平。

1 構建城市人員密集場所風險評價指標體系

1.1 基于扎根理論的城市人員密集場所風險因素識別與分析

1.1.1 識別方法與數據來源

扎根理論最早在20世紀60年代由Strauss[18]提出,是一種對原始資料從系統化角度歸納形成新概念和思想的質性的研究方法,主要包括開放式編碼、主軸式編碼、選擇性編碼及理論飽和度檢驗等階段。

選取2001—2022年發生的25起典型城市人員密集場所的踩踏、火災等事故案例作為原始資料,對原始資料進行3級編碼提取初始范疇、主范疇和核心范疇,分析確定城市人員密集場所的風險因素。

1.1.2 質性編碼

(1)開放式編碼。開放式編碼是對事故案例整理提取出原始語句,再將原始語句概念化的過程。對其中20起事故案例的原始資料進行分析,得到116條原始語句,對原始語句概念化后得到38個初始范疇。部分編碼過程如表1所示。

表1 部分開放式編碼分析Table 1 Part of open coding analysis

(2)主軸式編碼和選擇性編碼。基于開放式編碼的結果,建立范疇間潛在的類屬聯系,得到更高層次的16個主范疇;再對主范疇進行選擇性編碼,將城市人員密集場所風險因素歸納為人群安全風險、設施設備風險、場所環境風險及組織管理風險4個核心范疇。編碼過程如表2所示。

表2 主軸式編碼和選擇性編碼分析Table 2 Analysis of spindle encoding and selective encoding

(3)理論飽和度檢驗。采用剩余5起事故案例進行重新編碼分析,發現城市人員密集場所風險因素的4個核心范疇中未發現新的范疇,表明理論已經達到飽和狀態,可以結束分析。

1.2 城市人員密集場所風險評價指標體系

依據扎根理論分析,參考相關法律法規和標準規范,將風險因素與安全管理現狀、專家意見和現場調研情況結合,遵循科學性、全面性、可行性等原則建立城市人員密集場所風險評價指標體系,包括4個一級指標、16個二級指標,如表3所示。

表3 城市人員密集場所風險評價指標體系Table 3 Risk assessment index system of urban crowded place

2 基于組合賦權-集對分析法的城市人員密集場所風險評價方法

2.1 改進的組合賦權法

在風險評價中,通常采用主觀或客觀賦權單一的賦權法,為了減少單一賦權的主觀性與隨機性,提出基于主客距離的組合賦權法確定各評價指標的權重系數,以彌補兩者之間的信息誤差。

表4 rk賦值參考Table 4 Reference of rk assignment

(1)

步驟2EW法利用信息熵衡量指標的有效信息[20]。通過計算指標的信息熵來量化各個指標的相對變化程度對綜合評價的影響。在綜合評價中,信息熵越大,權重就越小。根據文獻[20]的計算公式,計算得到第i個指標的權重為

(2)

式(2)中:Hi為各個指標的信息熵,i=1, 2,…,n。

步驟3定義主客距離的表達式為

(3)

假設G1法計算得到的主觀權重為x=(x1,x2,…,xn),EW法計算得到的客觀權重為y=(y1,y2,…,yn)。組合權重中主觀權重系數為p,客觀權重系數為q,則組合權重Wj可表示為

Wj=pxi+qyj,j=1,2,…,n

(4)

使分配系數與主客觀權重的差異度相同,則有

(5)

p+q=1

(6)

2.2 集對分析法(SPA)

步驟1計算單指標聯系度。

集對分析法研究系統內確定性和不確定性因素或事件之間的同一性、差異性和對立性,用一個數學方程統一描述不確定性問題[17]。集合對是相互關聯的一對集合,通過構造同異對立聯系數來定量分析。城市人員密集場所風險存在諸多不確定性,多元聯系數適用于處理不確定性問題。因此,將三元聯系數轉換為五元聯系數,得到五元聯系度表達式為

(7)

通常簡寫為

V=a+bi+cj+dk+el

(8)

式(8)中:a表示同一度,b、c、d表示差異度,e表示對立度。

聯系分量分別對應評價等級的不同級別,對應關系如表5所示。

表5 對應關系

步驟2計算綜合聯系度。

設E=[1,i1,i2,…,j]T為同異反系數矩陣,城市人員密集場所風險評估的因子集T=(t1,t2,…,t),組合權重為W=(w1,w2,…,wn),計算各指標綜合聯系度可表示為

μ=WTE

(8)

2.3 集對勢

表6 五元聯系數態勢(部分)Table 6 The situation of five yuan contact number (part)

2.4 風險等級判定方法

從城市人員密集場所安全角度考慮,評價等級選取最大聯系度分量對應的評價標準,其表達式為

δ=max{ri},i=1,2,3,4,5

(9)

當聯系度分量值相等時,選擇對應較高的風險等級作為判定結果。

3 實例應用

以城市旅游景區為例進行分析,運用組合賦權-集對分析法綜合評價和預測其風險水平。聘請10名專業人員進行打分評估。

3.1 評價結果

運用G1-EW法對專家評估的結果進行主客觀權重計算,由式(3)～式(6)計算組合權重的系數,p=0.506 8,q=0.493 2,指標權重值如表7所示。

表7 風險評價指標權重Table 7 Weights of risk assessment indexes places

表8 指標權重與聯系數計算Table 8 Calculation of indexes weights and contact numbers

表9 評估對象集對勢Table 9 Setpair potential of assessment object

3.2 組合賦權分析

根據一級指標權重可知:X1(人群安全風險)和X2(設施設備風險)所占權重較大,對該旅游景區的安全影響程度較高。在X1(人群安全風險)中,X11(人群安全意識和能力)、X14(人群擾動行為)占比較大。因此,建議提高人員自身應對突發事件的安全意識和安全能力以及控制人員面對緊急情況時出現的慌亂,降低事件帶來的嚴重后果;在X2(設施設備風險)中,X21(提示標語和安全標志)占比較大。因此,建議加強日常安全檢查,以控制其他安全隱患,進一步降低旅游景區的風險。結合專家評審、現場調研及權重計算等情況考慮,選取組合權重大于0.3的指標X11(人群安全意識和能力)、X21(提示標語和安全標志)、X31(環境溫度)、X32(通道規范性)、X42(安保機構及管理狀況)重點考慮。

3.3 集對勢分析

由表9可知,一級指標的集對勢Shi(X2)>Shi(X1)>Shi(X4)>Shi(X3),表明設施設備具有較高的安全態勢,人群安全風險、組織管理風險、場所環境風險次之,與五元聯系數分析結果一致?？傮w風險X的等級為“較低”,為使風險維持現狀以及降為“低”,還需進一步采取適當措施降低風險。

綜上所述,旅游景區總體風險處于同勢區,即風險較小。在一級指標中,場所環境處于反勢,其他因素均處于同勢。在二級指標中,處于同勢的指標有13個,處于反勢的指標有3個:X31(環境溫度)、X32(通道規范性)、X42(安保機構及管理狀況),總體上旅游景區的風險態勢表現為同勢,說明安全等級較高,旅游景區總體發展態勢較好。因此,根據風險情況和風險發展趨勢的結果,需要重點關注該景區的環境溫度、通道規范性和安保機構及管理狀況,應采取有效的措施降低風險。區域安全風險評價對城市安全評價起指示作用,可以使各部門了解各風險的風險等級,需要重點考慮的風險因素。根據風險分析結果,制定針對性的城市人員密集區域風險整改措施,同時也可以為應急救援力量的分配和布局提供依據。

3.4 分析結果的風險管控對策

城市人員密集場所風險從“人-物-環-管”方面分析,指標權重最大是人群安全風險,其次是設施設備風險、組織管理風險、場所環境風險。鑒于以上分析,建議景區安全管理部門從“人-物-管”作為切入點,采取有效防范措施降低風險。針對城市人員密集場所風險,提出以下管控對策。

(1)對人員定時開展安全教育培訓,要求其掌握一定的危機決策應對能力,并嚴格要求現場安保人員的職位與工作定位、服務范圍,在緊急情況發生時做出正確的判斷,引導游客有序的疏散,減少不必要的傷害。

(2)在城市人員密集場所應有明確的對于出口、避難場所等位置的提示標語和安全標志,且安全通道應規范設置,及時清理障礙物等,便于人員疏散逃生。

(3)在制定安保工作方案時應考慮到所有可能出現的問題,要突出重點,要做到全面布控,對重點部位、重點人員做到重點防護。

(4)相關管理部門定期進行全面的安全檢查,同時對城市人員密集場所進行風險評估,針對高峰期運營管理工作制定切實可行工作方案并做好突發事件應急預案,滿足游客心理預期,避免負面輿情的傳播。

城市人員密集場所風險評價過程中,運用扎根理論識別提取風險因素,采取有效的風險管控措施,提升城市人員密集場所抗災能力、適應能力和快速恢復能力,最大程度上降低災害損失風險,符合《關于加快推進韌性城市建設的指導意見》的理念。

4 結論

(1)基于扎根理論對城市人員密集場所風險因素進行識別提取,分析得出16個主范疇和4個核心范疇,構建了包含4個一級指標、16個二級指標的城市人員密集場所風險評價指標體系,綜合評價城市人員密集場所風險。

(2)提出基于主客距離組合賦權法將主觀的G1法與客觀的EW法進行線性耦合,有助于彌補主觀賦權的隨機性與修正客觀賦權的信息誤差。通過計算發現X11(人群安全意識和能力)、X21(提示標語和安全標志)、X31(環境溫度)、X32(通道規范性)、X42(安保機構及管理狀況)指標權重大于0.3,應重點考慮,加強重點區域、重點人群管理。