黃靜虹 葛大兵 王文婕 周 雙

(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)生物科學(xué)技術(shù)學(xué)院/生態(tài)科學(xué)與工程研究所/洞庭湖區(qū)農(nóng)村生態(tài)系統(tǒng)健康湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室)

1 引 言

伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力的不斷提升，政府對(duì)環(huán)境問題的關(guān)注和投入也越來(lái)越多，黨的“十八大”更是將生態(tài)文明建設(shè)納入社會(huì)主義“五位一體”的總體布局中。原國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局從2003年開展生態(tài)縣、生態(tài)市、生態(tài)省的建設(shè)以來(lái)，生態(tài)縣建設(shè)作為中國(guó)生態(tài)文明建設(shè)的主要載體之一為推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境的良性循環(huán)做出了突出貢獻(xiàn)，也將是我國(guó)在未來(lái)可持續(xù)化發(fā)展戰(zhàn)略中的重要實(shí)踐途徑。

決策支持系統(tǒng)自20 世紀(jì)70年代提出至今，國(guó)內(nèi)外在環(huán)境影響評(píng)價(jià)、水環(huán)境和水資源規(guī)劃和管理、大氣環(huán)境管理、固體廢物管理、環(huán)境應(yīng)急系統(tǒng)、旅游規(guī)劃以及在研究環(huán)境與經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展的宏觀環(huán)境決策方面都進(jìn)行了大量的研究工作，環(huán)境規(guī)劃、管理是決策支持系統(tǒng)重要領(lǐng)域之一［1］。建立和完善生態(tài)縣建設(shè)規(guī)劃和管理決策支持系統(tǒng)，為生態(tài)縣建設(shè)提供高效的、可操作的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，能夠?yàn)檎块T在生態(tài)縣建設(shè)上提供決策服務(wù)，能有力促進(jìn)生態(tài)建設(shè)事業(yè)的發(fā)展。

2 生態(tài)縣建設(shè)規(guī)劃與管理決策支持系統(tǒng)的提出

2.1 生態(tài)縣建設(shè)規(guī)劃與管理的特點(diǎn)

生態(tài)縣建設(shè)是在縣級(jí)行政區(qū)劃范圍內(nèi)根據(jù)本地的自然條件和生態(tài)特點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和區(qū)域生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展為目的，依據(jù)國(guó)家相關(guān)法律法規(guī)，運(yùn)用生態(tài)學(xué)、生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)的科學(xué)原理，對(duì)規(guī)劃區(qū)域的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境狀況進(jìn)行現(xiàn)狀調(diào)查以及評(píng)估預(yù)測(cè)，從而對(duì)縣域社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境的發(fā)展提供目標(biāo)、任務(wù)及具體措施［2］。生態(tài)縣建設(shè)規(guī)劃和管理具有以下特征:

(1)廣泛性和多元性

我國(guó)現(xiàn)行的國(guó)家級(jí)生態(tài)縣標(biāo)準(zhǔn)包括經(jīng)濟(jì)發(fā)展、生態(tài)環(huán)境保護(hù)、社會(huì)進(jìn)步這三個(gè)類別的22 項(xiàng)指標(biāo)［3］。生態(tài)縣建設(shè)不僅僅是生態(tài)環(huán)境方面的建設(shè)，它是在“社會(huì)—經(jīng)濟(jì)—環(huán)境”復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)下的一個(gè)龐大的綜合工程。形成生態(tài)縣建設(shè)規(guī)劃往往需要區(qū)域內(nèi)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等各個(gè)方面的背景和現(xiàn)狀資料為依據(jù)，這些資料復(fù)雜而多樣，包括基礎(chǔ)地圖數(shù)據(jù)和影像數(shù)據(jù)，如行政區(qū)劃圖、交通圖、旅游規(guī)劃圖和衛(wèi)星遙感圖;環(huán)境與資源數(shù)據(jù)，如地質(zhì)、森林、礦產(chǎn)、水文、植被、氣候等方面數(shù)據(jù);社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)，主要是政府統(tǒng)計(jì)部門提供的、規(guī)劃部門收集的社會(huì)經(jīng)濟(jì)材料;以及相關(guān)法律法規(guī)。而在生態(tài)縣建設(shè)的管理過程中更是要對(duì)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境這些多元的信息進(jìn)行監(jiān)控和掌握。生態(tài)縣建設(shè)規(guī)劃和管理具有廣泛性和多元性，其組成的信息量龐大、數(shù)據(jù)組成結(jié)構(gòu)復(fù)雜，信息的收集和利用的難度大、效率低。

(2)統(tǒng)籌性與層次性

生態(tài)縣建設(shè)規(guī)劃和管理是一個(gè)涉及面廣、工作量大的系統(tǒng)工程，它既具有宏觀層次決策、中觀層次決策、微觀層次決策及“縣－鄉(xiāng)鎮(zhèn)－村”的層次性，又是對(duì)縣域社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境的統(tǒng)籌規(guī)劃，在可持續(xù)發(fā)展的總原則下，各項(xiàng)發(fā)展和建設(shè)都要以生態(tài)縣建設(shè)規(guī)劃為指導(dǎo)。從生態(tài)縣建設(shè)規(guī)劃的編制到生態(tài)縣建設(shè)過程的管理，涉及到各個(gè)政府機(jī)構(gòu)、各級(jí)行政部門、非政府機(jī)構(gòu)、私營(yíng)業(yè)主、工業(yè)企業(yè)和民間組織，必須是一個(gè)多部門、多層次共同決策、共同實(shí)施的過程。

(3)各指標(biāo)之間的非線性互作和反饋關(guān)系

在縣域“社會(huì)—經(jīng)濟(jì)—環(huán)境”復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)機(jī)構(gòu)中，各因素之間存在錯(cuò)綜復(fù)雜的非線性互作和反饋關(guān)系。例如，人口與教育因子的發(fā)展促進(jìn)科技、環(huán)保投入等因素的變化，而上述各項(xiàng)因素也取決于土地、水、植被、能源等資源的變化。在實(shí)際建設(shè)過程中，多因子平衡發(fā)展特征存在差異，因子之間的相互關(guān)系帶來(lái)的反饋效應(yīng)難以評(píng)估，以至特定的決策問題研判并非單純一對(duì)一關(guān)系，局部因子的變化對(duì)系統(tǒng)整體發(fā)展影響的不確定性難以預(yù)測(cè)。各指標(biāo)之間的非線性互作和反饋關(guān)系使得生態(tài)縣建設(shè)規(guī)劃和管理系統(tǒng)的決策過程不確定性增加［4］。

(4)規(guī)劃的前瞻性和建設(shè)管理的動(dòng)態(tài)性

超前性是規(guī)劃的基本特征之一，生態(tài)縣建設(shè)規(guī)劃決策是對(duì)縣域的各項(xiàng)活動(dòng)作出超前指導(dǎo)，是根據(jù)縣域過去的發(fā)展?fàn)顩r和現(xiàn)在的基本形勢(shì)對(duì)未來(lái)的作出的預(yù)測(cè)，我國(guó)生態(tài)縣建設(shè)時(shí)限一般有5～10年，近、中、遠(yuǎn)期分別為3年、5年、10年［2］。實(shí)踐中，縣域社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境的變化不能及時(shí)的反饋而對(duì)生態(tài)縣建設(shè)規(guī)劃進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，可能會(huì)在未來(lái)的建設(shè)過程中造成社會(huì)資源的浪費(fèi)和發(fā)展乏力，讓規(guī)劃的實(shí)踐效果與期望中的目標(biāo)相去甚遠(yuǎn)。生態(tài)縣建設(shè)的規(guī)劃與管理執(zhí)行應(yīng)該是一個(gè)有機(jī)整體，是一個(gè)不斷循環(huán)的動(dòng)態(tài)過程［5］(圖1)。

圖1 生態(tài)縣建設(shè)規(guī)劃與管理工作流程圖

2.2 將決策支持系統(tǒng)運(yùn)用于生態(tài)縣建設(shè)規(guī)劃與管理

生態(tài)縣建設(shè)規(guī)劃與管理是一個(gè)多因素、多層次、多功能的復(fù)合大系統(tǒng)，人們很難了解系統(tǒng)的過程機(jī)理。生態(tài)縣建設(shè)問題多是半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化的，其決策屬于半結(jié)構(gòu)化決策或非結(jié)構(gòu)化決策。我國(guó)環(huán)境規(guī)劃發(fā)展30 多年至今，理論和實(shí)踐取得了極大的豐富和發(fā)展，然而，環(huán)境規(guī)劃信息化建設(shè)仍處于初期階段，信息的收集和利用效率低，規(guī)劃方法和技術(shù)手段自動(dòng)化程度不高［6］。在信息時(shí)代，我們必須采用先進(jìn)的手段進(jìn)行信息收集、處理和傳輸，采用科學(xué)的方法進(jìn)行生態(tài)縣建設(shè)規(guī)劃與管理，才能適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展要求。決策支持系統(tǒng)在生態(tài)縣建設(shè)規(guī)劃與管理上的應(yīng)用可以有效解決以上問題。

3 系統(tǒng)開發(fā)目標(biāo)和主要內(nèi)容

3.1 系統(tǒng)開發(fā)目標(biāo)

生態(tài)縣建設(shè)規(guī)劃與管理決策支持系統(tǒng)的主要目標(biāo)有:

(1)建立生態(tài)縣建設(shè)基礎(chǔ)信息資源數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)生態(tài)縣建設(shè)信息要素挖掘、管理、共享和可視化。

(2)為縣以及下轄各鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村的生態(tài)建設(shè)規(guī)劃的制定提供直觀而形象的分析資料以及決策支持。開發(fā)區(qū)域復(fù)雜系統(tǒng)過程模型和評(píng)估模型，對(duì)生態(tài)縣建設(shè)落實(shí)情況進(jìn)行“監(jiān)測(cè)－評(píng)估－調(diào)整”的動(dòng)態(tài)管理。

(3)建立生態(tài)縣建設(shè)規(guī)劃和管理信息平臺(tái)，為生態(tài)縣建設(shè)的相關(guān)業(yè)務(wù)部門及建設(shè)部門以及公眾提供信息查詢和數(shù)據(jù)分析。以信息化、可視化、智能化的形式為生態(tài)縣建設(shè)提供科學(xué)的決策和有效的管理［7］。

3.2 系統(tǒng)開發(fā)的主要內(nèi)容

結(jié)合建立生態(tài)縣建設(shè)規(guī)劃與管理需求分析，開發(fā)生態(tài)縣“社會(huì)—經(jīng)濟(jì)—環(huán)境”復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)模型，建立生態(tài)縣建設(shè)規(guī)劃與管理決策支持系統(tǒng)平臺(tái)，其主要內(nèi)容有:

(1)生態(tài)縣建設(shè)決策依靠地理、人口、資源、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等等相關(guān)信息，但以上信息數(shù)據(jù)涉及的各個(gè)部門，其維護(hù)和更新都有由各自部門負(fù)責(zé)，數(shù)據(jù)共享程度低，重復(fù)采集又浪費(fèi)了工作時(shí)間。提高生態(tài)縣建設(shè)規(guī)劃與管理的工作效率，因此，必須建立分布式共享數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)共享平臺(tái)，提供分布式數(shù)據(jù)的搜索、訪問與維護(hù)。

(2)對(duì)于土地質(zhì)量評(píng)價(jià)、水質(zhì)評(píng)價(jià)、區(qū)域綜合生態(tài)承載力評(píng)估等重大問題，評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)模型是為生態(tài)縣建設(shè)提供決策支持的重要手段，需要建立一個(gè)面向用戶的模型庫(kù)管理系統(tǒng)，通過對(duì)決策方案的優(yōu)化、復(fù)雜系統(tǒng)過程關(guān)系的模擬和決策結(jié)果的仿真模擬，為決策者提供在生態(tài)縣建設(shè)過程中重大生態(tài)問題進(jìn)行決策的可視化商決決策平臺(tái)。

(3)運(yùn)用WebGIS 實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境空間可視化以及空間信息的編輯，可以為生態(tài)縣建設(shè)的信息管理和輔助決策提供準(zhǔn)確、直觀的信息支持。建立可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上信息瀏覽查詢、GIS 空間分析、地圖輸出等功能的基于WebGIS 的數(shù)據(jù)與決策信息發(fā)布平臺(tái)。

(4)開發(fā)B/S 生態(tài)縣建設(shè)數(shù)據(jù)發(fā)布平臺(tái)，通過構(gòu)建發(fā)布平臺(tái)與數(shù)據(jù)庫(kù)接口，實(shí)現(xiàn)生態(tài)縣建設(shè)數(shù)據(jù)的可視化以及公眾信息采集等用戶交互，實(shí)現(xiàn)生態(tài)縣建設(shè)和決策的網(wǎng)絡(luò)發(fā)布。

4 系統(tǒng)技術(shù)路線和功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4.1 系統(tǒng)開發(fā)的技術(shù)路線

生態(tài)縣建設(shè)規(guī)劃與管理決策支持系統(tǒng)是在WWW 環(huán)境技術(shù)支持下的信息管理和決策支持平臺(tái)，采用B/S 架構(gòu)，在服務(wù)器端實(shí)現(xiàn)Web 服務(wù)、GIS 服務(wù)以及數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)、模型庫(kù)服務(wù)、知識(shí)庫(kù)服務(wù)。在開發(fā)技術(shù)上，系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)選擇當(dāng)前比較先進(jìn)的面向?qū)ο蠹夹g(shù)和系統(tǒng)集成技術(shù)，為了確保系統(tǒng)的集成性，應(yīng)當(dāng)對(duì)開發(fā)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境做統(tǒng)一約束。建議Web Server 平臺(tái)使用Microsoft IIS 和Apache Tomcat，數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)使用Microsoft SQL Server 2012，WebGIS 開發(fā)工具使用ESRI ArcGIS 系列產(chǎn)品，技術(shù)架構(gòu)平臺(tái)使用Microsoft Visual Studio，操作系統(tǒng)使用Microsoft Windows 7 等產(chǎn)品，瀏覽器使用Microsoft Internet Explorer 6 及以上產(chǎn)品［8］。圖2 是系統(tǒng)的設(shè)計(jì)路線圖。

圖2 技術(shù)路線圖

4.2 系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)

生態(tài)縣建設(shè)規(guī)劃管理決策支持系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)如圖3，整個(gè)系統(tǒng)由驅(qū)動(dòng)層、功能層、業(yè)務(wù)層、交互層四個(gè)層次組成。(1)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)層中數(shù)據(jù)庫(kù)、模型庫(kù)、知識(shí)庫(kù)是整個(gè)系統(tǒng)賴以運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)庫(kù)主要包括關(guān)系數(shù)據(jù)、空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù);模型庫(kù)的功能是實(shí)現(xiàn)生態(tài)縣建設(shè)規(guī)劃與管理的分析、預(yù)測(cè)以及專業(yè)模型的管理和調(diào)試。知識(shí)庫(kù)則提供對(duì)生態(tài)縣建設(shè)規(guī)則的儲(chǔ)存、檢索、修改等［8］。(2)系統(tǒng)功能層由生態(tài)縣建設(shè)規(guī)劃與管理所需專業(yè)功能以及系統(tǒng)管理功能構(gòu)成，主要有對(duì)生態(tài)縣經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境信息的查詢與分析，與生態(tài)縣建設(shè)相關(guān)的重要問題的模擬、評(píng)估，數(shù)據(jù)庫(kù)的操作，以及公眾交流。(3)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)層實(shí)現(xiàn)生態(tài)縣建設(shè)規(guī)劃和生態(tài)縣建設(shè)管理業(yè)務(wù)邏輯控制和集成功能。(4)系統(tǒng)的交互層哥生態(tài)縣建設(shè)的決策人提供一個(gè)友好的界面，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互、信息的輸入輸出和系統(tǒng)控制。

圖3 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

5 結(jié) 論

決策支持系統(tǒng)、地理信息技術(shù)與生態(tài)規(guī)劃的結(jié)合正不斷應(yīng)用于我國(guó)的生態(tài)建設(shè)領(lǐng)域，生態(tài)縣建設(shè)規(guī)劃與管理決策支持系統(tǒng)正是其中的典型案例。生態(tài)縣建設(shè)規(guī)劃與管理決策支持系統(tǒng)將規(guī)劃與管理一體化思維與系統(tǒng)科學(xué)有機(jī)的結(jié)合，整合專業(yè)模型和科學(xué)方法進(jìn)行動(dòng)態(tài)評(píng)估和時(shí)空分析，為制定和落實(shí)生態(tài)縣建設(shè)規(guī)劃和政府的綜合決策提供了科學(xué)依據(jù)，在我國(guó)生態(tài)縣建設(shè)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用和推廣價(jià)值。

［1］王一軍．環(huán)境決策支持系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)研究［D］湖南:中南大學(xué)，2009:8－13．

［2］卞有生．生態(tài)示范區(qū)、生態(tài)縣、生態(tài)市、生態(tài)省建設(shè)規(guī)劃編制導(dǎo)則［J］．環(huán)境保護(hù)，2003，10:22－26．

［3］國(guó)家環(huán)?？偩株P(guān)于印發(fā)《生態(tài)縣、生態(tài)市、生態(tài)省建設(shè)指標(biāo)(修訂稿)》的通知，2008．

［4］王開運(yùn)，徐建華，俞立中等．基于生態(tài)承載力的空間決策支持系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用:上海市崇明島案例［M］．北京:科學(xué)出版社，2011:42－44．

［5］于卓，吳志華．城市規(guī)劃與管理一體化決策支持系統(tǒng)研究［J］．武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版)，2001，36(6):43－45．

［6］喻懷義，李志琴，郭濤．建立環(huán)境規(guī)劃基礎(chǔ)信息應(yīng)用平臺(tái)框架研究［J］．廣州環(huán)境科學(xué)，2010，25(2):34－36．

［7］葛文生．基于ARCGIS 的安慶生態(tài)環(huán)境地理信息系統(tǒng)建設(shè)研究［J］．安徽建筑工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2009，17(1):93－96．

［8］閆繼軍，趙進(jìn)勇，王冠華，等．基于WebGIS 技術(shù)的河流生態(tài)修復(fù)適應(yīng)性管理決策支持系統(tǒng)［C］．測(cè)繪出版社，2009:554－558．