关键基础设施的互补分形风险评估模型（FRAM）：量化空间脆弱性

《International Journal of Critical Infrastructure Protection》：The Complementary Fractal Risk Assessment Model (FRAM) for Critical Infrastructure: Quantifying Spatial Vulnerabilities

　　

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  FRAM 通过空间剩余风险分析扩展了基于路线的 PPS 评估。
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  分形维数量化了关键基础设施中的屏障复杂性。
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  空缺性识别了检测覆盖中的盲点和缺口。
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  伽马系数将分析的路径与未探索的空间分离。
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  一个水利基础设施案例揭示了隐藏的空间剩余风险。

章节摘要

引言

在全球背景下，关键基础设施资产的保护代表国家韧性的一个关键要素。然而，随着现代系统技术和架构复杂性的增加 [1]，显然传统的物理保护风险评估（PPS）方法可能无法完全捕捉脆弱性的所有方面。传统模型主要关注线性场景，因此往往忽视空间不确定性和几何...

FRAM 模型的理论基础

复杂物理基础设施的安全风险评估目前正经历着重大的范式转变——从线性的、还原论的方法转向复杂系统理论和先进的风险建模框架 [12]。为了充分将提出的 FRAM 置于这一科学背景中，必须批判性地评估传统概率模型的局限性，分析空间模拟的可能性和局限性，并且最重要的是综合...

扩展 FRAM 模型的方法论和数学形式化

从概念设计到成熟的分析工具的转变需要严格的数学形式化。提出的 FRAM 的方法论分为两个相互关联的阶段：

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  从数字化环境中算法提取空间指标，以及
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  通过修正方程将指标与传统物理安全模型的输出进行综合。

FRAM 模型的实现

扩展 FRAM 模型的数学形式化提供了严格的理论框架；然而，其在安全管理中的实际适用性取决于自动且精确处理大量空间数据的能力。由于建筑平面图几何复杂性高，手动计算分形指标是不可行的。

案例研究：使用分形指标扩展供水基础设施物理保护定量模型

该案例研究基于斯洛伐克共和国供水关键基础设施中一个匿名的现实要素。该选定的要素在之前的研究（Kampová 等人，2020）中用于验证评估斯洛伐克共和国关键基础设施保护水平的定量方法。原始研究基于使用 SATANO 软件工具对保护系统进行建模，并通过贝叶斯更新细化选定的输入参数。风险评估...

本研究讨论、局限性及结论

本研究表明，FRAM 模型适当地以剩余风险的空间维度补充了传统的基于路线的评估（例如，使用 PPS/SATANO 方法）。仅关注关键路线的评估为特定场景提供了准确的信息，但可能忽视覆盖不足（高空缺性）或具有未经审查的分析不确定性的区域。结合这些方法保留了原始场景的逻辑，但转变了...

未引用参考文献

[[5], [6], [7],14,15,24,26,34]

CRediT 作者贡献声明

Ladislav Mari?: 写作 – 初稿。Katarína Kampová: 写作 – 初稿。

Ladislav Mari?|Katarína Kampová