基于云模型的城市居民公共安全教育評價＊

■ 黃仁東 黃思宇

中南大學資源與安全工程學院 長沙 410083

0 引言

我國每年因公共安全問題造成的經(jīng)濟損失約6500億元,約占GDP總量的6%。其中,安全生產(chǎn)事故造成的損失約2500 億元；社會治安造成的損失約1500 億元；自然災(zāi)害導致的損失約2000億元；生物侵害導致的損失約500億元；每年公共安全問題奪去約20萬人的生命[1]。

2003年非典疫情后，我國加大了對公共安全管理研究和實踐探索的投入。經(jīng)過十多年的積累，已經(jīng)有了較為完整的管理系統(tǒng)的頂層設(shè)計，并對相關(guān)法律法規(guī)中公共安全意識方面制定了明確的規(guī)定[2]。

但截至2020年底，影響城市公共安全的事件頻繁發(fā)生。如2012年7月21日北京市遭遇的特大暴雨災(zāi)害；2014年12月31日上海市外灘陳毅廣場發(fā)生的踩踏事件；2015年8月12日天津市濱海新區(qū)發(fā)生的危險品火災(zāi)爆炸事故；2020年“新冠疫情”的全球肆虐。無論是自然災(zāi)害、事故災(zāi)難、公共衛(wèi)生還是其他社會安全事件，它們都顯示出極大的不確定性和復(fù)雜性，并對人們的生命和財產(chǎn)造成極大的威脅。

當前，我國城市化進程不斷加速，城市運行模式日益復(fù)雜，安全風險不斷累計，城市快速發(fā)展現(xiàn)狀與城市公共安全治理能力間存在較大失衡。居民作為城市的主體，居民的安全教育程度直接影響城市公共安全的治理效果。

因此，了解我國城市居民公共安全教育的現(xiàn)狀和問題，探索將公共安全教育納入國民教育的途徑，研究居民的城市公共安全教育程度具有十分重要的理論與現(xiàn)實意義。

截至2020年底，國內(nèi)外學者在城市居民公共安全教育問題上做了很多不同角度的探索。其中貝克教授是德國風險社會學家，他認為在發(fā)達的現(xiàn)代社會中，隨著財富的積累，風險隨之增加，同時也為城市居民帶來了公共安全問題[3]。Devagappanavar G 等人將事故致因理論和預(yù)防理論應(yīng)用到城市公共安全中，指出城市公共環(huán)境中存在的緊密耦合和相互作用的復(fù)雜性[4]。Huimin等人對城市風險進行系統(tǒng)的分類，識別各種風險源的特征，對城市公共安全區(qū)域風險進行了靜態(tài)和動態(tài)分析，提出綜合評估與管理城市公共安全區(qū)域風險因素的方法[5]。Wenjiang Chen 等人指出城市重大危險源管理對城市公共安全具有重要意義，并建立了UMHI 管理方法實時評估風險和事故后果[6]。李志國在報告中提出在規(guī)范化和應(yīng)急公共安全管理相結(jié)合的同時，應(yīng)提高城市居民的安全意識[7]。李泓臻表明提高公共安全水平應(yīng)動員個人和社會的積極因素作出反應(yīng)和預(yù)防[8]；顧林生從立法、客體、教育形式等方面分析了我國公共安全教育的現(xiàn)狀,并說道一般情況下，公共安全意識較高、具有一定公共安全技能、知識者，在災(zāi)害、事故中的幸存旅往往較高[9]。范維澄提到居民城市公共安全教育主要是應(yīng)急文化教育,讓居民具備安全的意識、掌握安全的知識,然后經(jīng)過實踐,將意識和知識變成能力[10]。

綜上所述，國內(nèi)外學者在城市居民公共安全教育問題上都做了一定的研究。一方面，大多數(shù)學者對城市公共安全教育的概念、結(jié)構(gòu)、內(nèi)容和影響等進行了多因素分析，但沒有具體針對居民安全教育程度對城市公共安全的影響分析；另一方面，主要研究特定情況下城市居民公共安全教育的現(xiàn)狀、影響因素、評價體系、對策建議，并沒有全方位的對影響居民城市公共安全教育的因素進行分析評價。

在評估城市居民公共安全教育的現(xiàn)狀的過程中，往往需要在相關(guān)概念的定性描述和定量表達之間進行轉(zhuǎn)換。但是現(xiàn)有的對城市居民的公共安全教育評價方法中，沒有一種方法同時兼顧到模糊性和隨機性。隨機性和模糊性是不確定性的兩個最基本方面，通常在定性概念中同時存在，忽略任何方面都會導致定性概念和定量表達之間的轉(zhuǎn)換不準確[11]。

鑒于此，本文先以自制問卷調(diào)查及統(tǒng)計軟件SPSS進行分析，分析歸納出居民公共安全教育種類對城市公共安全的影響因素，即3個一級影響因素，18個二級影響因素；再結(jié)合云模型對影響城市公共安全教育的因素進行模擬；最后，有針對性的提出居民城市公共安全教育方面的改進建議，為減少城市公共安全事故的發(fā)生提供可借鑒的理論依據(jù)和應(yīng)用指導。

1 云模型理論介紹

1.1 云模型的理論

云模型以模糊數(shù)學和概率論為基礎(chǔ)，主要反映了事物概念間的模糊性和隨機性，形成了事物間定性和定量間的相互映射關(guān)系，從而將兩者融合在一起。主要有期望值Ex，熵En和超熵He的3個數(shù)值特征，通過它們可以反映所描述概念整體的模糊性和隨機性[12]。

在云模型的數(shù)字特征中（圖1），Ex：事物的期望值，是最能代表定性概念的點；En：事物的不確定性，En 越大，定性概念的不確定性越大；He：衡量En 的不確定性，它由En的隨機性和模糊性共同確定。

圖1 云模型

1.2 云模型的計算

云發(fā)生器分為正向云發(fā)生器和逆向云發(fā)生器。正向云發(fā)生器是事物從定性到定量間的轉(zhuǎn)換模型。正向云發(fā)生器由云的3 個數(shù)值特征組成[13]：Ex，En 和He 通過CG～N3（Ex，En，He）來產(chǎn)生滿足條件的云滴drop（a，y）N 個云滴構(gòu)成了整個云，即把一個定性概念通過不確定性的云模型實現(xiàn)定量表達。

正向云發(fā)生器的具體算法如下：

（1）根據(jù)云的3 個特征參數(shù)（Ex，En，He）生成一個正常的隨機數(shù)En’，其中En為期望值，He為標準差；

（2）以Ex 為期望值，En’的絕對值產(chǎn)生正態(tài)隨機數(shù)a，a為定性概念C的一個云滴；

（4）重復(fù)（1）～（3）步，直到生成N 個云滴為止。

逆向云發(fā)生器是事物從定量到定性概念間的轉(zhuǎn)換模型。通過一定數(shù)量的已知云滴drop(a，y)轉(zhuǎn)換為定性概念的云的3 個數(shù)值特征（Ex，En，He）的過程，如圖2所示。

圖2 正向云發(fā)生器和逆向云發(fā)生器

逆向云發(fā)生器的算法步驟如下：

（1）由ai計算這組數(shù)據(jù)的樣本均值一階樣本絕對中心矩樣本方差S2=

1.3 確定評價集和評價云

評價集為實際調(diào)查中的每個定性評論屬性形成的集。如果在實際調(diào)查中有g(shù) 個不同程度的定性評語,則評價集V的表達式為V={V1,V2,…,Vg}。

在公式中：Vg對應(yīng)于g 對不同級別居民的安全教育的定性注釋。 如果教育程度定性評價的下限和上限分別為tmin和tmax，則根據(jù)雙邊約束的注釋范圍，為每個安全教育評價級別求解評估集的云數(shù)字特征[14]，并使用正向云發(fā)生器法獲取安全教育評價云，生成正態(tài)評價云圖，并將模糊評估集轉(zhuǎn)換為實際安全教育評估量表。云數(shù)字特征的具體計算公式見式（1）。

式中：k為根據(jù)模糊程度而確定的常數(shù),常取0.1。

2 城市居民公共安全教育指標體系的構(gòu)建與權(quán)重確定

根據(jù)云模型的原理，將整個城市居民的公共安全教育指標體系作為領(lǐng)域，將每位居民視為云滴。所有居民對各項指標的綜合評價結(jié)果形成的云團的總體特征，反映了城市居民的公共安全教育程度。在此基礎(chǔ)上安全教育評價方法的流程設(shè)計如下。

2.1 評價指標體系建立

截至2019年，針對城市居民公共安全教育體系的評價研究很少。 國際通用的城市公共安全評價指標體系可以分為3類：從災(zāi)害狀況的角度進行城市脆弱性評價，從城市的預(yù)防和抵抗角度進行城市能力評價，以及能力和脆弱性的綜合評價[15]。同時參考《中國城市公共安全發(fā)展報告》[16]（藍皮書）書中城市公共安全的理論指標體系包括4 個方面：社會安全、事故災(zāi)害，自然災(zāi)害和公共衛(wèi)生。結(jié)合城市居民的實際情況，本文對城市居民的公共安全教育進行評價時考慮3個方面：城市安全事故，城市自然災(zāi)害和城市公共衛(wèi)生。

在分析城市居民公共安全教育諸多方面的基礎(chǔ)上，基于指標體系的全面性，層次性，定性和定量整合的基本原則，對其進行了歸納和整理，構(gòu)建了由3 個一級指標、18 個二級指標組成的多級層次結(jié)構(gòu),確立城市公共安全教育評價指標集U如圖3所示。

圖3 城市公共安全教育評價指標集U

2.2 評價指標權(quán)重的確定

運用層次分析法選取權(quán)重，通過專家調(diào)查得出判斷矩陣并計算權(quán)重。表1顯示了一致性檢查和歸一化權(quán)重的結(jié)果。

表1 各個指標的權(quán)重

2.3 構(gòu)建安全評價云模型

在影響城市居民公共安全教育的因素中，可以對這些因素進行定性分析，用模糊的定性詞集表示，并通過專家評分法進行評估[17]；有些因素必須根據(jù)相關(guān)標準進行具體量化，提供定量評估結(jié)果?？紤]到專家評論集的描述習慣，綜合評分使用差，較差，一般，較好，好來描述安全級別，評分范圍為[0，10]。 安全教育程度越高，分數(shù)越高。 根據(jù)公式（1）計算標準云的參數(shù)，結(jié)果如表2所示

表2 標準等級及云模型參數(shù)

一維逆向正態(tài)云發(fā)生器用于處理專家的評分結(jié)果，從而將定量值的評分結(jié)果轉(zhuǎn)化為定性概念。 假設(shè)有m個專家得分，xk是第k 個（1,2，...，m）專家得分的因子，并且可以根據(jù)公式（2）獲得該因子的云模型特征數(shù)Ex，En及He；在計算出某一因素的云模型特征量后，可以通過公式（3）將各二級指標的評論云整合為3 個一級指標評論綜合云，進而生成城市居民公共安全教育評價模型的綜合云。

式中Exi、Eni、Hei、ωi分別表示各二級指標的期望、熵、超熵值及對應(yīng)的權(quán)重，n 為對同一個指標進行打分的專家個數(shù)。

3 實證分析

3.1 調(diào)查問卷設(shè)計

根據(jù)已建立的城市居民公共安全教育評價指標體系的18 個指標，安全教育問卷結(jié)構(gòu)設(shè)計包括兩部分：被調(diào)查居民的基本信息和對城市居民公共安全教育現(xiàn)狀的評價。

3.2 問卷調(diào)查和檢驗

問卷調(diào)查是通過在線調(diào)查和現(xiàn)場調(diào)查相結(jié)合進行的。在線調(diào)查使用問卷星平臺制作在線調(diào)查表，并將問卷發(fā)布到貴陽的相關(guān)貼吧、朋友圈等平臺，并由用戶瀏覽填寫，為了確保調(diào)查的有效性，該市居民必須在提交之前回答所有問題。 實地調(diào)查中通過隨機抽樣選擇了被調(diào)查居民，具體的調(diào)查地點有筑城廣場、噴水池、金融城等主要城區(qū)進行調(diào)查。

通過線上調(diào)查，共收集了230份問卷，篩除作答時間過長或過短等21 份無效問卷，獲得了209 份有效問卷。在實地調(diào)查中，總共分發(fā)了60 份問卷，收回51 份問卷。篩除6 份無效問卷，得到45 份有效問卷。 結(jié)合兩者，共獲得254 份有效問卷，滿足95%的置信水平和5%的偏差要求下有247 個有效樣本量。同時，有效問卷回收率為87.6%，符合社會學調(diào)查有效問卷回收率達到70%以上的標準要求。

3.3 城市居民公共安全教育現(xiàn)狀的綜合評價結(jié)果分析

根據(jù)處理后的樣本數(shù)據(jù)，運用逆向云發(fā)生器，正向云發(fā)生器和云的合成算法對貴陽市城市居民的公共安全教育現(xiàn)狀進行了評價。 評價過程中涉及的相關(guān)云算法全部使用MATLAB 軟件編程[18]實現(xiàn)，如圖4。每個指標和各個維度的評估結(jié)果云參數(shù)見表3。

表3 評價結(jié)果云參數(shù)

從圖4 中可以看出，貴陽市居民公共安全教育現(xiàn)狀評價在5.979 處隸屬度最高，且云滴也最為集中，位于“一般”和“較好”的評價云之間。表明該市居民認為他們對城市公共安全的教育處于中等偏上水平。但評價結(jié)果云的跨度范圍略大于圖內(nèi)的評價云，反映了居民對城市公共安全教育現(xiàn)狀存在一定的認知差距，體現(xiàn)了城市居民公共安全教育現(xiàn)狀的主觀性和模糊性特點?？傮w來說，該評價結(jié)果說明貴陽市居民公共安全教育現(xiàn)狀基本滿足了居民基本的生活安全需求，也存在著一定的提升空間。

圖4 結(jié)果云圖

從居民公共安全教育評價云模型的數(shù)字特征看，影響城市居民公共安全教育的主要因素有食品安全，燃氣事故，交通事故等。為了發(fā)展和完善城市居民的公共安全教育體系，制定相應(yīng)的教育方案，并采取有效的教育手段，將居民的安全教育結(jié)果控制在可接受的范圍內(nèi)。

4 結(jié)論與對策

4.1 研究結(jié)論

（1）以事故致因理論、安全教育學原理、云模型等理論知識為基礎(chǔ)，結(jié)合我國城市居民的具體情況，分別從3個方面對我國城市居民公共安全教育體系進行評價：城市安全事故、城市自然災(zāi)害、城市公共衛(wèi)生進行較為系統(tǒng)全面的分析計算，為城市居民公共安全教育評價模型的構(gòu)建奠定基礎(chǔ)。

（2）建立了基于AHP-云模型的城市居民公共安全教育評價體系,確定了3 個影響居民公共安全的因素及其安全等級的評價指標模型, 計算了AHP-云模型數(shù)字特征,得出不同風險等級的數(shù)字特征。

（3）基于結(jié)論, 獲得城市居民公共安全教育綜合評價云與標準評語云的對比圖,結(jié)合綜合評價云對各風險等級的隸屬度計算結(jié)果,確定該市城市居民公共安全教育現(xiàn)狀等級為“一般-較好”。

（4）對城市居民的安全教育程度進行研究, 印證了安全教育的內(nèi)涵——以規(guī)范人的行為安全為基本目的；參考相關(guān)文獻, 得到了更全面的城市公共安全教育內(nèi)涵。從城市公共安全教育的概念、結(jié)構(gòu)、影響等著手,找尋提升城市居民公共安全教育水平的有效途徑。通過云模型優(yōu)化了評估指標間的定性和定量轉(zhuǎn)換，避免了評價者主觀意識對結(jié)果的影響，以確保評估過程的有效性。

4.2 對策建議

對居民進行安全教育是減少城市公共安全事件發(fā)生的有效途徑，鑒于以上的研究結(jié)論，今后可以從以下幾個方面進行：

4.2.1 城市居民公共安全教育的方向要科學化

（1）培育居民安全意識,提高社會間自救互救能力。事實上很多安全事故和人為災(zāi)難的發(fā)生,都與居民自身的安全意識和安全防范能力不足有關(guān)[19]。因此,提高居民安全意識和安全技能,可在很大程度上減少公共安全事件發(fā)生的頻次。

（2）建立完善的公共安全教育體系。構(gòu)建教育主體完備、教育對象全面、教育內(nèi)容豐富、教育過程完整、教育方法靈活的公共安全教育體系[20]。

（3）健全我國公共安全教育的立法體系。借鑒發(fā)達國家先進做法,圍繞我國公共安全教育的目標和任務(wù),從安全教育主體、范圍、過程和配套機制等方面,進一步發(fā)展和完善我國公共安全教育法制,使公共安全教育有法可依。

4.2.2 城市居民公共安全教育的范圍要全覆蓋

研究結(jié)果顯示，一些退休或待業(yè)人員無法接受安全教育。公共安全教育的對象不是個別群體,應(yīng)在社會各層面普及公共安全教育。所有人都應(yīng)掌握基本的公共安全知識及自救、互救技能，以提升城市居民的總體公共安全素質(zhì)。

4.2.3 城市居民公共安全教育的方法要個性化

研究結(jié)果顯示，不同年齡段的居民對于同類型的公共安全事故的認知存在差異。這要求在安全教育過程中，需要有針對的進行個性化教育。如交通安全教育，對于中小學生可以開展交通安全知識競賽和演講比賽，對于60 周歲及以上老人可播放交通安全警示教育片?？茖W面對公共安全事件,正確保護自己和他人是城市居民公共安全教育的主要內(nèi)容和目標。