生態縣建設規劃與管理決策支持系統研究

黃靜虹 葛大兵 王文婕 周 雙

(湖南農業大學生物科學技術學院/生態科學與工程研究所/洞庭湖區農村生態系統健康湖南省重點實驗室)

1 引 言

伴隨著我國經濟實力的不斷提升，政府對環境問題的關注和投入也越來越多，黨的“十八大”更是將生態文明建設納入社會主義“五位一體”的總體布局中。原國家環境保護總局從2003年開展生態縣、生態市、生態省的建設以來，生態縣建設作為中國生態文明建設的主要載體之一為推動社會經濟和生態環境的良性循環做出了突出貢獻，也將是我國在未來可持續化發展戰略中的重要實踐途徑。

決策支持系統自20 世紀70年代提出至今，國內外在環境影響評價、水環境和水資源規劃和管理、大氣環境管理、固體廢物管理、環境應急系統、旅游規劃以及在研究環境與經濟的協調發展的宏觀環境決策方面都進行了大量的研究工作，環境規劃、管理是決策支持系統重要領域之一［1］。建立和完善生態縣建設規劃和管理決策支持系統，為生態縣建設提供高效的、可操作的計算機網絡平臺，能夠為政府部門在生態縣建設上提供決策服務，能有力促進生態建設事業的發展。

2 生態縣建設規劃與管理決策支持系統的提出

2.1 生態縣建設規劃與管理的特點

生態縣建設是在縣級行政區劃范圍內根據本地的自然條件和生態特點，以實現社會經濟和區域生態的可持續發展為目的，依據國家相關法律法規，運用生態學、生態經濟學的科學原理，對規劃區域的社會、經濟、環境狀況進行現狀調查以及評估預測，從而對縣域社會、經濟、環境的發展提供目標、任務及具體措施［2］。生態縣建設規劃和管理具有以下特征:

(1)廣泛性和多元性

我國現行的國家級生態縣標準包括經濟發展、生態環境保護、社會進步這三個類別的22 項指標［3］。生態縣建設不僅僅是生態環境方面的建設，它是在“社會—經濟—環境”復合生態系統下的一個龐大的綜合工程。形成生態縣建設規劃往往需要區域內社會、經濟、環境等各個方面的背景和現狀資料為依據，這些資料復雜而多樣，包括基礎地圖數據和影像數據，如行政區劃圖、交通圖、旅游規劃圖和衛星遙感圖;環境與資源數據，如地質、森林、礦產、水文、植被、氣候等方面數據;社會經濟數據，主要是政府統計部門提供的、規劃部門收集的社會經濟材料;以及相關法律法規。而在生態縣建設的管理過程中更是要對社會、經濟、環境這些多元的信息進行監控和掌握。生態縣建設規劃和管理具有廣泛性和多元性，其組成的信息量龐大、數據組成結構復雜，信息的收集和利用的難度大、效率低。

(2)統籌性與層次性

生態縣建設規劃和管理是一個涉及面廣、工作量大的系統工程，它既具有宏觀層次決策、中觀層次決策、微觀層次決策及“縣－鄉鎮－村”的層次性，又是對縣域社會、經濟、環境的統籌規劃，在可持續發展的總原則下，各項發展和建設都要以生態縣建設規劃為指導。從生態縣建設規劃的編制到生態縣建設過程的管理，涉及到各個政府機構、各級行政部門、非政府機構、私營業主、工業企業和民間組織，必須是一個多部門、多層次共同決策、共同實施的過程。

(3)各指標之間的非線性互作和反饋關系

在縣域“社會—經濟—環境”復合生態系統機構中，各因素之間存在錯綜復雜的非線性互作和反饋關系。例如，人口與教育因子的發展促進科技、環保投入等因素的變化，而上述各項因素也取決于土地、水、植被、能源等資源的變化。在實際建設過程中，多因子平衡發展特征存在差異，因子之間的相互關系帶來的反饋效應難以評估，以至特定的決策問題研判并非單純一對一關系，局部因子的變化對系統整體發展影響的不確定性難以預測。各指標之間的非線性互作和反饋關系使得生態縣建設規劃和管理系統的決策過程不確定性增加［4］。

(4)規劃的前瞻性和建設管理的動態性

超前性是規劃的基本特征之一，生態縣建設規劃決策是對縣域的各項活動作出超前指導，是根據縣域過去的發展狀況和現在的基本形勢對未來的作出的預測，我國生態縣建設時限一般有5～10年，近、中、遠期分別為3年、5年、10年［2］。實踐中，縣域社會、經濟、環境的變化不能及時的反饋而對生態縣建設規劃進行及時調整，可能會在未來的建設過程中造成社會資源的浪費和發展乏力，讓規劃的實踐效果與期望中的目標相去甚遠。生態縣建設的規劃與管理執行應該是一個有機整體，是一個不斷循環的動態過程［5］(圖1)。

圖1 生態縣建設規劃與管理工作流程圖

2.2 將決策支持系統運用于生態縣建設規劃與管理

生態縣建設規劃與管理是一個多因素、多層次、多功能的復合大系統，人們很難了解系統的過程機理。生態縣建設問題多是半結構化和非結構化的，其決策屬于半結構化決策或非結構化決策。我國環境規劃發展30 多年至今，理論和實踐取得了極大的豐富和發展，然而，環境規劃信息化建設仍處于初期階段，信息的收集和利用效率低，規劃方法和技術手段自動化程度不高［6］。在信息時代，我們必須采用先進的手段進行信息收集、處理和傳輸，采用科學的方法進行生態縣建設規劃與管理，才能適應時代的發展要求。決策支持系統在生態縣建設規劃與管理上的應用可以有效解決以上問題。

3 系統開發目標和主要內容

3.1 系統開發目標

生態縣建設規劃與管理決策支持系統的主要目標有:

(1)建立生態縣建設基礎信息資源數據倉庫，實現生態縣建設信息要素挖掘、管理、共享和可視化。

(2)為縣以及下轄各鄉鎮、村的生態建設規劃的制定提供直觀而形象的分析資料以及決策支持。開發區域復雜系統過程模型和評估模型，對生態縣建設落實情況進行“監測－評估－調整”的動態管理。

(3)建立生態縣建設規劃和管理信息平臺，為生態縣建設的相關業務部門及建設部門以及公眾提供信息查詢和數據分析。以信息化、可視化、智能化的形式為生態縣建設提供科學的決策和有效的管理［7］。

3.2 系統開發的主要內容

結合建立生態縣建設規劃與管理需求分析，開發生態縣“社會—經濟—環境”復合生態系統模型，建立生態縣建設規劃與管理決策支持系統平臺，其主要內容有:

(1)生態縣建設決策依靠地理、人口、資源、經濟、環境等等相關信息，但以上信息數據涉及的各個部門，其維護和更新都有由各自部門負責，數據共享程度低，重復采集又浪費了工作時間。提高生態縣建設規劃與管理的工作效率，因此，必須建立分布式共享數據庫和數據共享平臺，提供分布式數據的搜索、訪問與維護。

(2)對于土地質量評價、水質評價、區域綜合生態承載力評估等重大問題，評價和預測模型是為生態縣建設提供決策支持的重要手段，需要建立一個面向用戶的模型庫管理系統，通過對決策方案的優化、復雜系統過程關系的模擬和決策結果的仿真模擬，為決策者提供在生態縣建設過程中重大生態問題進行決策的可視化商決決策平臺。

(3)運用WebGIS 實現生態環境空間可視化以及空間信息的編輯，可以為生態縣建設的信息管理和輔助決策提供準確、直觀的信息支持。建立可以實現網上信息瀏覽查詢、GIS 空間分析、地圖輸出等功能的基于WebGIS 的數據與決策信息發布平臺。

(4)開發B/S 生態縣建設數據發布平臺，通過構建發布平臺與數據庫接口，實現生態縣建設數據的可視化以及公眾信息采集等用戶交互，實現生態縣建設和決策的網絡發布。

4 系統技術路線和功能結構設計

4.1 系統開發的技術路線

生態縣建設規劃與管理決策支持系統是在WWW 環境技術支持下的信息管理和決策支持平臺，采用B/S 架構，在服務器端實現Web 服務、GIS 服務以及數據庫服務、模型庫服務、知識庫服務。在開發技術上，系統應當選擇當前比較先進的面向對象技術和系統集成技術，為了確保系統的集成性，應當對開發環境和運行環境做統一約束。建議Web Server 平臺使用Microsoft IIS 和Apache Tomcat，數據庫管理系統使用Microsoft SQL Server 2012，WebGIS 開發工具使用ESRI ArcGIS 系列產品，技術架構平臺使用Microsoft Visual Studio，操作系統使用Microsoft Windows 7 等產品，瀏覽器使用Microsoft Internet Explorer 6 及以上產品［8］。圖2 是系統的設計路線圖。

圖2 技術路線圖

4.2 系統的功能結構

生態縣建設規劃管理決策支持系統的功能結構如圖3，整個系統由驅動層、功能層、業務層、交互層四個層次組成。(1)系統驅動層中數據庫、模型庫、知識庫是整個系統賴以運轉的基礎。數據庫主要包括關系數據、空間數據和屬性數據;模型庫的功能是實現生態縣建設規劃與管理的分析、預測以及專業模型的管理和調試。知識庫則提供對生態縣建設規則的儲存、檢索、修改等［8］。(2)系統功能層由生態縣建設規劃與管理所需專業功能以及系統管理功能構成，主要有對生態縣經濟、社會、環境信息的查詢與分析，與生態縣建設相關的重要問題的模擬、評估，數據庫的操作，以及公眾交流。(3)系統的業務層實現生態縣建設規劃和生態縣建設管理業務邏輯控制和集成功能。(4)系統的交互層哥生態縣建設的決策人提供一個友好的界面，實現人機交互、信息的輸入輸出和系統控制。

圖3 系統功能結構圖

5 結 論

決策支持系統、地理信息技術與生態規劃的結合正不斷應用于我國的生態建設領域，生態縣建設規劃與管理決策支持系統正是其中的典型案例。生態縣建設規劃與管理決策支持系統將規劃與管理一體化思維與系統科學有機的結合，整合專業模型和科學方法進行動態評估和時空分析，為制定和落實生態縣建設規劃和政府的綜合決策提供了科學依據，在我國生態縣建設領域具有廣泛的應用和推廣價值。

［1］王一軍．環境決策支持系統的關鍵技術研究［D］湖南:中南大學，2009:8－13．

［2］卞有生．生態示范區、生態縣、生態市、生態省建設規劃編制導則［J］．環境保護，2003，10:22－26．

［3］國家環?？偩株P于印發《生態縣、生態市、生態省建設指標(修訂稿)》的通知，2008．

［4］王開運，徐建華，俞立中等．基于生態承載力的空間決策支持系統開發與應用:上海市崇明島案例［M］．北京:科學出版社，2011:42－44．

［5］于卓，吳志華．城市規劃與管理一體化決策支持系統研究［J］．武漢大學學報(工學版)，2001，36(6):43－45．

［6］喻懷義，李志琴，郭濤．建立環境規劃基礎信息應用平臺框架研究［J］．廣州環境科學，2010，25(2):34－36．

［7］葛文生．基于ARCGIS 的安慶生態環境地理信息系統建設研究［J］．安徽建筑工業學院學報(自然科學版)，2009，17(1):93－96．

［8］閆繼軍，趙進勇，王冠華，等．基于WebGIS 技術的河流生態修復適應性管理決策支持系統［C］．測繪出版社，2009:554－558．