城市气象灾害免疫防御模型研究

Meteorological disasters are gradually becoming the most important natural disasters for socio-economic development. Urban meteorological disasters challenge urban sustainable development. Vulnerability of cities is serious. The demand of innovation-driven upgrade on urban meteorological disaster prevention system is urgent. Depth exploration and diverse application of artificial immune system have broad prospects. Integrating immune system into urban public security defense system is an innovative thought. Following the logical route of ‘Theoretical Framework-Models Design- Scenario Evolution - Case Simulation’, this project aims to design a series of immune defense models of urban meteorological disaster with comprehensive integration of AIS-GIS-MAS platform, in which ontology, clustering, parallel computing embed. This project help build a immune defense system of urban meteorological disasters with immune properties. This project seeks to achieve breakthrough on key scientific issues as prevention framework, immunity object, scenario evolution and AIS-GIS-MAS platform of urban meteorological disaster, which highlight the pioneering theoretical depth and enrich the urban sustainable development theory. The expected results will help government and public take scientific and efficient measures on disaster prevention and reduction in meteorological disasters with novel ideas, paradigms and tools.

气象灾害正逐步成为影响社会经济发展最重要的自然灾害，城市气象灾害已对城市可持续发展形成严峻挑战，城市脆弱性凸显，创新驱动城市气象灾害防御体系升级的需求迫切。人工免疫系统的深度探索以及多领域应用拓展前景广阔，将免疫系统引入城市公共安全防御体系是一种创新思想。按照“理论框架建构-模型设计-情景演化-模拟仿真”的逻辑思路，综合集成AIS-GIS-MAS平台，融合本体、聚类、平行计算等技术，针对城市气象灾害及相关公共安全问题，设计城市气象灾害免疫防御模型，构建具有免疫性能的城市气象灾害免疫防御体系。在城市气象灾害免疫防御框架、免疫防御机体设计、免疫防御情景演化以及AIS-GIS-MAS集成平台等关键科学问题上实现突破，力求突出理论深度和开创性，充实城市可持续发展理论，为政府和公众在复杂多变的气象灾害情景中实现科学高效的抗灾减灾措施提供新的理念、范式和手段。

气象灾害具有不确定性高、随机性强、破坏性大等特点，已成为城市发展不确定性的重要影响因素。免疫系统的免疫应答、免疫自稳、免疫监视等全面的系统结构和功能给予社会经济系统诸多参考系。将免疫系统的引入可以增强城市系统的自组织和协调能力，提高城市韧性，深化城市可持续发展模式。本项目试图构建城市气象灾害免疫防御模型，借鉴免疫系统的结构和功能，驱动城市气象灾害防御体系改造，使得城市气象灾害防御体系具有成熟的免疫特性，如免疫自稳、免疫学习、免疫监视等，从而促进城市公共安全系统集成，提高社会经济系统防灾“智能化”水平，为城市可持续发展提供决策参考。.本课题的创新点主要有三个：.（1）基于免疫系统的城市气象灾害防御体系的理论框架.以免疫复杂系统理论为基础，从结构和功能上分层次进行城市气象灾害应急管理体系与生物免疫系统的映射关联，将生物免疫机制融入到城市气象灾害预警防控和应急决策中，以提升城市气象灾害应急体系的免疫防御特性。.（2）城市气象灾害免疫防御风险识别模型.借鉴免疫学理论，在城市气象灾害情景演化的基础上，设计具有免疫性质的风险识别模型，如危险信号、能量流动、信息特征、价值表现等，通过演化图谱、识别指标和阈值设定，对城市气象灾害的风险进行全面而科学的识别。.（3）城市气象灾害免疫防御情景模拟与应用.通过设置不同的救灾点分布、不同的人群类型，城市暴雨灾害中的疏散路径选择进行建模分析，运用聚类分析发现不同获救情形下的人群特征。构建动态RPD模型（dynamic recognition-primed decision, D-RPD）、动态演化博弈模型嵌入AIS-MAS-GIS平台进行人群行为分析和应急交互决策研究，并且全面评估暴雨灾害损失。.这些创新成果丰富和发展了现代城市应急管理理论，具有重要的理论价值和实践指导意义。