生物多樣性評估政策工具集成平臺研究

童文君，于丹丹，樂志芳，曹銘昌，徐海根

(生態環境部南京環境科學研究所，江蘇 南京 210042)

生物多樣性是地球上所有生物及其所處環境的生態復合體[1]，由于全球生物多樣性嚴重喪失，生物多樣性保護受到國內外的廣泛關注[2-3]。評估生物多樣性現狀、識別其受威脅因素、模擬并預測生物多樣性未來趨勢是生物多樣性保護的基礎，可為人類加深對生物多樣性的了解、制定生物多樣性保護政策提供重要的科學依據，對全球生物多樣性保護和可持續發展目標的實現具有重要意義[4-5]。

《生物多樣性公約》認為生物多樣性指標是概括復雜環境問題、表征生物多樣性總體狀態和趨勢的信息工具，而采用多種指標構建生物多樣性評估指標體系是開展生物多樣性評估的主要方法[6-8]。2020年9月15日，聯合國《生物多樣性公約》秘書處發布第5版《全球生物多樣性展望》(GBO-5)，就2020年全球生物多樣性目標(以下簡稱“愛知目標”)完成情況和所取得進展發布最終報告，報告總結認為，全球部分實現了20個綱要目標中的6個目標，沒有1個目標完全實現[9-10]。究其原因，科學技術對政策的支持不夠是全球生物多樣性保護未達標的主要因素之一[11]。

近年來，隨著國內外有關政策工具的研究興起，對政策工具的分析應用逐漸增多[12-13]。作為生物多樣性領域首個政府間、多學科、跨領域的綜合性科學政策平臺，聯合國生物多樣性和生態系統服務政府間科學-政策平臺(Intergovernmental Science-Policy Platform on Biodiversity and Ecosystem Services,IPBES)通過確定與政策有關的工具和方法，支持政策的制定和執行，從而加強生物多樣性保護，實現人類福祉和可持續發展，對全球生物多樣性保護產生重要影響[14]。2019年5月，IPBES發布《全球生物多樣性和生態系統服務評估報告》，對國內外已有的政策工具和方法進行了總結，將相關的技術方法劃分為7個系列的政策支持工具和方法組合，并指出政府、科學和教育組織以及私營部門等決策者需要采取創新的治理方法，通過遏制造成自然惡化的潛在間接驅動因素來實現變革性改變[15]。

我國作為發展中大國，從20世紀90年代與國外同步開始生物多樣性評價指標的探討，目前主要采用驅動力(driving forces)-壓力(pressures)-狀態(state)-影響(impact)-響應(responses)模型(DPSIR)的綜合評分法開展生物多樣性評估[16]。基于這一方法，我國的生物多樣性評估仍存在評估指標體系不夠完善、與生物多樣性保護政策決策聯系不夠緊密、體現功能的指標比較缺乏等問題[17]。該研究針對當前我國生物多樣性保護目標設計存在的科學性系統性不夠、與政策決策聯系不緊、可達性難以評估等難題，通過利用IPBES平臺已有的政策工具和方法，在分析生物多樣性評估與政策制定相互關系的基礎上，研發了可將各層次生物多樣性保護目標納入區域和行業發展規劃與決策制定中的有效政策工具平臺，實現了生物多樣性評估指標體系管理、政策設計、政策進展評估以及評估結果輸出等核心功能。筆者選擇江蘇省為案例區開展研究，以期為地方生物多樣性保護工作提供科技支撐。

1 平臺總體設計

1.1 平臺總體架構設計

平臺使用模塊化設計方式，利用B/S系統技術架構，采用標準的軟件開發流程和數據可視化等信息技術手段，展示國內外生物多樣性相關政策工具原理和內容，實現生物多樣性評估指標體系管理、政策設計、政策進展評估與評估結果輸出等核心功能。平臺總體架構由下至上分為基礎層、數據層、平臺層和展示層(圖1)。

基礎層主要包括各子系統的網絡部署硬件、數據存儲、網絡安全，例如操作系統、數據庫軟件、中間件以及服務器和網絡環境等。

數據層通過收集用戶上傳的指標體系數據，經過系統質檢后，根據數據類型進行分析歸類，并按數據來源與分類進行組織和處理，形成生物多樣性評估政策工具集成平臺數據庫。

平臺層是核心業務系統模塊，對提供的功能和業務起基本管理功能，支持B/S軟件架構，應用功能支持嵌入式組件的緊耦合方式，為整個系統提供核心功能服務。

展示層通過平臺層提供的數據服務和功能服務，構建生物多樣性評估政策工具集成平臺，建立政策介紹、政策設計、政策進展、政策效果等模塊。平臺的下層為上層提供功能服務和信息支撐，也通過上層進行數據的收集與可視化展示，各層邏輯分離又同為一個整體。

1.2 平臺總體功能設計

針對生物多樣性評估政策工具平臺建設目標和開發需求，該平臺總體功能結構分為政策介紹、政策設計、政策進展和政策效果4個子系統。其中政策介紹包含政策原理介紹和政策工具介紹子功能；政策設計包含指標配置、政策設計和政策投票子功能；政策進展包含愛知目標進展評估和《中國生物多樣性保護戰略與行動計劃(2011—2030年)》(NBSAP)進展評估子功能；政策效果包含指標體系、成效評估和綜合統計子功能(圖2)。

1.3 系統開發與運行環境

根據生物多樣性評估政策工具開發的技術要求和軟件技術發展現狀，系統開發采用模塊集成的方式，設有完備的系統內外部接口，便于組件化的系統實施，也便于各子系統的數據交換和功能互聯。基于數據可視化技術，采用主流技術路線，系統整體采用基于SOA的架構方式，系統開發采用基于B/S的架構，使用Java語言，開發工具選擇Intellij IDEA，數據庫采用MySQL 5.7，系統能夠部署在Windows、Unix、Linux等主流操作系統平臺上。系統通過瀏覽器進行訪問，支持Chrome瀏覽器55.0、360極速瀏覽器8.7、Microsoft Edge瀏覽器79.0、Firefox瀏覽器44.0及以上版本，建議使用最新版本的瀏覽器，建議顯示器最低分辨率為1 366×768。

2 平臺總體介紹

2.1 政策介紹子系統

該子系統作為平臺首頁，設計界面友好，通過圖文并茂的方式展示國內外生物多樣性評估政策工具信息，內容涵蓋政策周期簡介、政策工具與方法信息、IPBES平臺的政策工具和方法介紹以及其他相關政策工具等，主要以輪播圖的方式展示并支持左右翻頁(圖3)。

在首頁下半部分，主要展示相關政策工具，包括mDSS決策支持系統、基于Web的場景工具箱、CBA成本效益分析等。將鼠標懸停在政策工具圖片上方,會出現“查看詳情”按鈕，點擊按鈕會進入查看政策工具詳情頁面。該子系統便于用戶在使用時查閱國內外政策工具相關內容，及時獲取國內外先進的生物多樣性評估政策工具資料。

2.2 政策設計子系統

該子系統實現的功能主要包括指標體系維護和政策設計，分為模型簡介、指標配置、政策設計和政策投票4大模塊(圖4)。政策設計工具分為3個階段，包括概念階段、設計階段和選擇階段。其中概念階段主要是利用DPSIR來概念化和結構化決策環境，從決策者的角度來識別和描述環境問題，并將不同格式的社會經濟和環境信息以指標集的形式存儲；設計階段包括政策選項定義和模擬，在該階段，不同類型的模型將通過一個公用的接口執行，以此來獲取模型結果，所有的結果數據以分析矩陣的形式展現，這些結果數據可以展示不同政策選項的優劣；選擇階段是利用多目標決策分析模型，根據解決問題的貢獻度來判斷最終的政策選項結果，從而預判政策制定是否符合需求。

其中，指標配置模塊包含指標尺度、指標角色、指標名稱、所屬部門、指標類型等信息，用戶可以根據不同指標尺度、不同指標角色進行設計，指標數據支持新增、修改、刪除、查詢及以Excel表形式批量導入導出。當指標配置完成后，進入政策設計頁面，通過選擇政策、選擇指標、指標賦值、指標標準化、權重分配、評判排序6個步驟可以查看政策關聯的指標結果。政策投票模塊支持對政策進行投票，具有統計票數的功能。

2.3 政策進展子系統

該子系統包含“愛知目標”進展評估和NBSAP進展評估2個部分，系統提供獨立的界面以實現指標體系管理、進展評估結果預測分析等功能。用戶進入進展評估指標體系頁面后，可以根據不同指標尺度、指標角色、指標來源等對指標進行賦值，也可以新增、修改、刪除、以Excel表形式批量導入導出指標數據。指標設置完成后，進入進展評估頁面，可以按照選擇指標(可單選或多選)—指標賦值(按不同參考年限進行賦值)—指標預測(數據擬合預測)—結果輸出(不同趨勢圖展示)4個步驟得到計算結果和對應的歷年變化趨勢圖。

在“愛知目標”進展評估界面，結合中國關于“愛知目標”的國家生物多樣性評估指標體系[18]，以“愛知目標”12——受威脅物種狀況為例，通過運行政策進展子系統，實現該目標下的指標趨勢和結果預判。評估結果顯示，目標12取得一定進展但速度緩慢(圖5)。

在NBSAP進展評估界面，參照NBSAP中10個優先領域和30個優先行動構建的評估指標體系進行分析預測[19]，通過對生物多樣性指標量化、數值標準化、權重設置(層次分析、德爾菲法)等步驟得到綜合分值。NBSAP進展評估子系統結果顯示，在10個優先領域中，優先領域四、五、九、十完全實現預期目標；優先領域一、二、六、七、八有很大進展；優先領域三的進度較慢，但依然有較大進展(圖6)。

2.4 政策效果子系統

該子系統包括指標體系、成效評估和綜合統計3大模塊，主要用于實現生物多樣性保護成效評估綜合分析功能(圖7)。

其中，指標體系包括目標層、系統層、因素層和指標層，用戶可以通過新增、修改、刪除、查詢、以Excel表形式批量導出和導入數據對指標體系進行維護管理。成效評估使用綜合評分法，用戶進入保護成效評估頁面，可以通過對指標值量化、數值標準化、權重設置等步驟計算生物多樣性保護成效綜合得分，各層次的權重設置和指標層的評估參數可根據實際情況選擇。綜合統計方法包括按部門統計和按年度統計，統計結果用來評估在指定時間內各部門對生物多樣性保護的貢獻率(各部門之間的比較)以及某一時間段部門生物多樣性的保護成效(部門自身不同時間段的比較)，最終得出各部門對相關指標的貢獻情況以及歷年變化趨勢統計圖。

3 實踐應用

3.1 BSAP進展評估設計

江蘇省是長三角平原地區生物多樣性的典型代表區域，江蘇省委、省政府高度重視生物多樣性保護工作，積極推動生物多樣性保護。2014年，江蘇省生物多樣性保護委員會組織編制了《江蘇省生物多樣性保護戰略與行動計劃(2013—2030年)》(簡稱“BSAP”)，對生物多樣性保護進行總體規劃和部署。

選擇江蘇省為代表性案例區，根據江蘇省生物多樣性數據的收集、掌握情況及生物多樣性評估的要求，參照“愛知目標”和NBSAP評估指標體系構建方法，針對BSAP提出的6大戰略任務及20個優先行動，構建了包含41個指標的評估指標體系，利用生物多樣性評估政策工具平臺對BSAP發布以來的實施進展進行綜合評估(圖8、表1)。

表1 《江蘇生物多樣性保護戰略與行動計劃(2013—2030年)》實施進展評估指標體系Table 1 《Jiangsu Biodiversity Conservation Strategy and Action Plan(2013—2030)》implementation progress assessment indicator system

3.2 BSAP進展評估結果

評估結果采用五分法，即全部實現(100分)、有很大進展(>80～100分)、有較大進展(>60～80分)、有一定進展(>0～60分)和沒有進展(0分)5個等級。綜合評估結果顯示，在6個戰略任務中，戰略任務三、六完全實現預期目標；戰略任務一、五有很大進展；戰略任務二、四的進度較慢，但依然有較大進展(圖8)。

4 結論與展望

該研究通過生物多樣性評估政策工具集成平臺的搭建，旨在探索將各層次生物多樣性保護目標納入區域和行業發展規劃與決策制定中，并通過數據可視化分析驗證了多層次生物多樣性保護目標設定的可行性。研究內容將為制定有效的生物多樣性保護管理政策提供科學依據，未來在地方生物多樣性保護領域具有廣泛的應用和推廣價值。

隨著生物多樣性信息學的蓬勃發展，生物多樣性大數據的挖掘及其應用已經成為國際生物多樣性的熱點問題和前沿內容。目前，生物多樣性評估政策工具集成平臺尚未建立完善的數據庫系統，數據挖掘、政策效果分析、政策反饋等功能有待加強。結合當前生物多樣性研究熱點，生物多樣性評估政策工具集成平臺在今后的系統更新和升級中，應側重以下幾個方面的研究：(1)與其他業務系統進行數據對接，整合并集成現有的物種分布、自然保護地等數據資源，構建更加完善的數據庫系統，充分挖掘多元數據，為生物多樣性指標體系構建提供更全面的數據支撐，為生物多樣性管理決策提供更準確的分析判斷；(2)綜合使用多種政策工具，在數據與分析結果的標準化、政策評估的簡單化與規范化等方面加強研究，滿足不同用戶多個方面和不同層次的需求；(3)在實際應用中，不斷引入新的方法，優化數據計算模型和可視化分析方法，完善平臺模塊功能開發，實現評估報告實時生成等功能，為用戶提供更便捷的信息服務。