滑雪赛事不利天气本体建模与链式推理研究

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2022年北京冬奥会极大带动了滑雪赛事的蓬勃发展,但是频发的不利天气事件高度影响了赛事相关人员的安全,此外滑雪赛事对天气条件的敏感使得发生破坏性事故和连锁故障的可能性有所增加。在全球气候背景下,针对滑雪赛事中极易出现的典型不利天气,如何加强相关风险事件的监测和识别工作并完善健全应对管理机制,是保障滑雪赛事安全顺利举办的关键工作。为解决当前滑雪赛事的不利天气链式影响事件所出现的信息语义异质与知识表达覆盖不足的问题,本文进行了如下研究:(1)提出一种集成滑雪赛事不利天气事件要素的多层次语义信息本体建模方法。通过事实描述、逻辑关联和程序过程性多维知识结构,提取整合不利天气事件的关键风险要素,并逐级向下进行概念知识分解,结合层次概念之间的语义关联特征,为滑雪赛事不利天气事件演化过程的表达提供语义描述基础。(2)构建时空语义驱动下不利天气事件链式影响传播路径的推理规则库。通过分析不利天气事件潜伏—触发—演化的全局链式特征,从点线面粒度分级构建事件链模型,规则化表达多种类型不利天气的链式影响传递机制。以此为基础,对链式影响事件链网络中节点的重要性和边的脆弱性参数进行特征分析。(3)应用2022年冬奥滑雪赛事实例,验证了本文构建的多层次领域知识本体模型与链式影响路径推理规则的可行性与准确性。通过冬奥在实际运行过程的回溯分析,正确识别出共有6项赛事因不利天气受到链式影响。其中,云顶滑雪公园中的两项自由式滑雪赛事各受到3种类型的不利天气侵袭,且赛道综合性风险等级表现最高。在因不利天气触发的链式影响事件中,人员受伤轻度影响与滑雪赛事初级影响事件之间的触发关系呈现的相对脆弱度最高。此外,根据滑雪赛事实例触发的事件节点的重要性和链节关系易损性程度,发现在给予的断链减灾措施中,切断“赛道摩擦力下降严重-雪板结构损坏严重”链节后的事件链网络效率减少率最高,是应急管理中应重点关注的环节。通过知识层面的本体语义描述和链式影响推理,本文积极探索滑雪赛事情景中典型不利天气事件链式传递机制及其综合风险程度,为领域内突发气象事件风险的应对提供了较为新颖的视角,主要创新性工作包括:(1)实现了滑雪赛事不利天气事件系统的多层次知识建模,统一形式化表达了公共安全要素内部耦合关联特征与隐含规则;(2)构建了多类型不利天气链式影响事件的传递路径,进行时空语义驱动下风险分析的全局影响链推理。由此,本文的研究对于气象防灾减灾与提升应急管理决策效率具有重要意义。
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