面向脆弱性的城市CIS节点重要性评估方法  被引量:5

Detecting Critical Nodes in Urban Critical Infrastructure System for Vulnerability Assessment

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作  者:王诗莹[1,2] 李向阳[1] 张佰尚[1] 

机构地区:[1]哈尔滨工业大学管理学院,哈尔滨150001 [2]黑河学院计算机与信息工程学院,黑龙江黑河164300

出  处:《系统管理学报》2017年第2期210-218,共9页Journal of Systems & Management

基  金:国家自然科学基金应急管理重大研究计划资助项目(91024028;91024031;91324018);国家自然科学基金面上项目(71172156;71473058)

摘  要:节点重要性评估是城市关键基础设施系统(CIS)脆弱性研究的主要内容之一。节点重要性影响因素非常复杂,仅从结构角度出发衡量节点的重要性略显片面,还需要考虑位置和经济等因素,因此,提出一种新的城市CIS节点重要性评估方法。在分析城市CIS关联关系特点的基础上,运用树形网络模式结构化表达系统内部的层级关联关系,提出二阶段IIM模型通过布尔逻辑捕捉城市CIS内的复杂关联关系;根据城市CIS特点,将单一关键基础设施抽象为节点,利用改进的PageRank算法,从结构重要性、位置重要性和经济重要性三方面衡量节点重要性,促使评估结果更加全面、客观、有效;最后,构造一个含有5个关键基础设施子系统,80个节点的虚拟城市CIS,给出算法具体评估过程和分析结果。Detecting critical nodes is an important topic in vulnerability assessment of the Urban CriticalInfrastructure System (CIS). The existing evaluation methods measure the importance of nodes from theperspective of structure, ignoring the influence of the location factors and economic factors. We propose a newmethod for detecting critical nodes. We first analyze the characteristics of the urban CIS relationship, by usingthe tree model to express the hierarchical relationship in the system, and propose a two-stage IIM modelthrough Boolean logic to capture the complicated relationship in the urban CIS. According to the characteristicsof urban CIS, we take a single critical infrastructure node as the research object, use the improved PageRankalgorithm to identify critical nodes from the three aspects such as structure importance, position importance,and economic importance to make the evaluation more comprehensive, objective and effective. We alsoconstruct an example urban CIS with five critical infrastructure systems and eighty nodes, and present thedetailed evaluation process with results of the algorithm.

关 键 词:关键基础设施系统 关联关系 重要性 PAGERANK算法 

分 类 号:X913.4[环境科学与工程—安全科学]

 

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