生态县建设规划与管理决策支持系统研究

黄静虹 葛大兵 王文婕 周 双

(湖南农业大学生物科学技术学院/生态科学与工程研究所/洞庭湖区农村生态系统健康湖南省重点实验室)

1 引 言

伴随着我国经济实力的不断提升，政府对环境问题的关注和投入也越来越多，党的“十八大”更是将生态文明建设纳入社会主义“五位一体”的总体布局中。原国家环境保护总局从2003年开展生态县、生态市、生态省的建设以来，生态县建设作为中国生态文明建设的主要载体之一为推动社会经济和生态环境的良性循环做出了突出贡献，也将是我国在未来可持续化发展战略中的重要实践途径。

决策支持系统自20 世纪70年代提出至今，国内外在环境影响评价、水环境和水资源规划和管理、大气环境管理、固体废物管理、环境应急系统、旅游规划以及在研究环境与经济的协调发展的宏观环境决策方面都进行了大量的研究工作，环境规划、管理是决策支持系统重要领域之一［1］。建立和完善生态县建设规划和管理决策支持系统，为生态县建设提供高效的、可操作的计算机网络平台，能够为政府部门在生态县建设上提供决策服务，能有力促进生态建设事业的发展。

2 生态县建设规划与管理决策支持系统的提出

2.1 生态县建设规划与管理的特点

生态县建设是在县级行政区划范围内根据本地的自然条件和生态特点，以实现社会经济和区域生态的可持续发展为目的，依据国家相关法律法规，运用生态学、生态经济学的科学原理，对规划区域的社会、经济、环境状况进行现状调查以及评估预测，从而对县域社会、经济、环境的发展提供目标、任务及具体措施［2］。生态县建设规划和管理具有以下特征:

(1)广泛性和多元性

我国现行的国家级生态县标准包括经济发展、生态环境保护、社会进步这三个类别的22 项指标［3］。生态县建设不仅仅是生态环境方面的建设，它是在“社会—经济—环境”复合生态系统下的一个庞大的综合工程。形成生态县建设规划往往需要区域内社会、经济、环境等各个方面的背景和现状资料为依据，这些资料复杂而多样，包括基础地图数据和影像数据，如行政区划图、交通图、旅游规划图和卫星遥感图;环境与资源数据，如地质、森林、矿产、水文、植被、气候等方面数据;社会经济数据，主要是政府统计部门提供的、规划部门收集的社会经济材料;以及相关法律法规。而在生态县建设的管理过程中更是要对社会、经济、环境这些多元的信息进行监控和掌握。生态县建设规划和管理具有广泛性和多元性，其组成的信息量庞大、数据组成结构复杂，信息的收集和利用的难度大、效率低。

(2)统筹性与层次性

生态县建设规划和管理是一个涉及面广、工作量大的系统工程，它既具有宏观层次决策、中观层次决策、微观层次决策及“县－乡镇－村”的层次性，又是对县域社会、经济、环境的统筹规划，在可持续发展的总原则下，各项发展和建设都要以生态县建设规划为指导。从生态县建设规划的编制到生态县建设过程的管理，涉及到各个政府机构、各级行政部门、非政府机构、私营业主、工业企业和民间组织，必须是一个多部门、多层次共同决策、共同实施的过程。

(3)各指标之间的非线性互作和反馈关系

在县域“社会—经济—环境”复合生态系统机构中，各因素之间存在错综复杂的非线性互作和反馈关系。例如，人口与教育因子的发展促进科技、环保投入等因素的变化，而上述各项因素也取决于土地、水、植被、能源等资源的变化。在实际建设过程中，多因子平衡发展特征存在差异，因子之间的相互关系带来的反馈效应难以评估，以至特定的决策问题研判并非单纯一对一关系，局部因子的变化对系统整体发展影响的不确定性难以预测。各指标之间的非线性互作和反馈关系使得生态县建设规划和管理系统的决策过程不确定性增加［4］。

(4)规划的前瞻性和建设管理的动态性

超前性是规划的基本特征之一，生态县建设规划决策是对县域的各项活动作出超前指导，是根据县域过去的发展状况和现在的基本形势对未来的作出的预测，我国生态县建设时限一般有5～10年，近、中、远期分别为3年、5年、10年［2］。实践中，县域社会、经济、环境的变化不能及时的反馈而对生态县建设规划进行及时调整，可能会在未来的建设过程中造成社会资源的浪费和发展乏力，让规划的实践效果与期望中的目标相去甚远。生态县建设的规划与管理执行应该是一个有机整体，是一个不断循环的动态过程［5］(图1)。

图1 生态县建设规划与管理工作流程图

2.2 将决策支持系统运用于生态县建设规划与管理

生态县建设规划与管理是一个多因素、多层次、多功能的复合大系统，人们很难了解系统的过程机理。生态县建设问题多是半结构化和非结构化的，其决策属于半结构化决策或非结构化决策。我国环境规划发展30 多年至今，理论和实践取得了极大的丰富和发展，然而，环境规划信息化建设仍处于初期阶段，信息的收集和利用效率低，规划方法和技术手段自动化程度不高［6］。在信息时代，我们必须采用先进的手段进行信息收集、处理和传输，采用科学的方法进行生态县建设规划与管理，才能适应时代的发展要求。决策支持系统在生态县建设规划与管理上的应用可以有效解决以上问题。

3 系统开发目标和主要内容

3.1 系统开发目标

生态县建设规划与管理决策支持系统的主要目标有:

(1)建立生态县建设基础信息资源数据仓库，实现生态县建设信息要素挖掘、管理、共享和可视化。

(2)为县以及下辖各乡镇、村的生态建设规划的制定提供直观而形象的分析资料以及决策支持。开发区域复杂系统过程模型和评估模型，对生态县建设落实情况进行“监测－评估－调整”的动态管理。

(3)建立生态县建设规划和管理信息平台，为生态县建设的相关业务部门及建设部门以及公众提供信息查询和数据分析。以信息化、可视化、智能化的形式为生态县建设提供科学的决策和有效的管理［7］。

3.2 系统开发的主要内容

结合建立生态县建设规划与管理需求分析，开发生态县“社会—经济—环境”复合生态系统模型，建立生态县建设规划与管理决策支持系统平台，其主要内容有:

(1)生态县建设决策依靠地理、人口、资源、经济、环境等等相关信息，但以上信息数据涉及的各个部门，其维护和更新都有由各自部门负责，数据共享程度低，重复采集又浪费了工作时间。提高生态县建设规划与管理的工作效率，因此，必须建立分布式共享数据库和数据共享平台，提供分布式数据的搜索、访问与维护。

(2)对于土地质量评价、水质评价、区域综合生态承载力评估等重大问题，评价和预测模型是为生态县建设提供决策支持的重要手段，需要建立一个面向用户的模型库管理系统，通过对决策方案的优化、复杂系统过程关系的模拟和决策结果的仿真模拟，为决策者提供在生态县建设过程中重大生态问题进行决策的可视化商决决策平台。

(3)运用WebGIS 实现生态环境空间可视化以及空间信息的编辑，可以为生态县建设的信息管理和辅助决策提供准确、直观的信息支持。建立可以实现网上信息浏览查询、GIS 空间分析、地图输出等功能的基于WebGIS 的数据与决策信息发布平台。

(4)开发B/S 生态县建设数据发布平台，通过构建发布平台与数据库接口，实现生态县建设数据的可视化以及公众信息采集等用户交互，实现生态县建设和决策的网络发布。

4 系统技术路线和功能结构设计

4.1 系统开发的技术路线

生态县建设规划与管理决策支持系统是在WWW 环境技术支持下的信息管理和决策支持平台，采用B/S 架构，在服务器端实现Web 服务、GIS 服务以及数据库服务、模型库服务、知识库服务。在开发技术上，系统应当选择当前比较先进的面向对象技术和系统集成技术，为了确保系统的集成性，应当对开发环境和运行环境做统一约束。建议Web Server 平台使用Microsoft IIS 和Apache Tomcat，数据库管理系统使用Microsoft SQL Server 2012，WebGIS 开发工具使用ESRI ArcGIS 系列产品，技术架构平台使用Microsoft Visual Studio，操作系统使用Microsoft Windows 7 等产品，浏览器使用Microsoft Internet Explorer 6 及以上产品［8］。图2 是系统的设计路线图。

图2 技术路线图

4.2 系统的功能结构

生态县建设规划管理决策支持系统的功能结构如图3，整个系统由驱动层、功能层、业务层、交互层四个层次组成。(1)系统驱动层中数据库、模型库、知识库是整个系统赖以运转的基础。数据库主要包括关系数据、空间数据和属性数据;模型库的功能是实现生态县建设规划与管理的分析、预测以及专业模型的管理和调试。知识库则提供对生态县建设规则的储存、检索、修改等［8］。(2)系统功能层由生态县建设规划与管理所需专业功能以及系统管理功能构成，主要有对生态县经济、社会、环境信息的查询与分析，与生态县建设相关的重要问题的模拟、评估，数据库的操作，以及公众交流。(3)系统的业务层实现生态县建设规划和生态县建设管理业务逻辑控制和集成功能。(4)系统的交互层哥生态县建设的决策人提供一个友好的界面，实现人机交互、信息的输入输出和系统控制。

图3 系统功能结构图

5 结 论

决策支持系统、地理信息技术与生态规划的结合正不断应用于我国的生态建设领域，生态县建设规划与管理决策支持系统正是其中的典型案例。生态县建设规划与管理决策支持系统将规划与管理一体化思维与系统科学有机的结合，整合专业模型和科学方法进行动态评估和时空分析，为制定和落实生态县建设规划和政府的综合决策提供了科学依据，在我国生态县建设领域具有广泛的应用和推广价值。

［1］王一军．环境决策支持系统的关键技术研究［D］湖南:中南大学，2009:8－13．

［2］卞有生．生态示范区、生态县、生态市、生态省建设规划编制导则［J］．环境保护，2003，10:22－26．

［3］国家环保总局关于印发《生态县、生态市、生态省建设指标(修订稿)》的通知，2008．

［4］王开运，徐建华，俞立中等．基于生态承载力的空间决策支持系统开发与应用:上海市崇明岛案例［M］．北京:科学出版社，2011:42－44．

［5］于卓，吴志华．城市规划与管理一体化决策支持系统研究［J］．武汉大学学报(工学版)，2001，36(6):43－45．

［6］喻怀义，李志琴，郭涛．建立环境规划基础信息应用平台框架研究［J］．广州环境科学，2010，25(2):34－36．

［7］葛文生．基于ARCGIS 的安庆生态环境地理信息系统建设研究［J］．安徽建筑工业学院学报(自然科学版)，2009，17(1):93－96．

［8］闫继军，赵进勇，王冠华，等．基于WebGIS 技术的河流生态修复适应性管理决策支持系统［C］．测绘出版社，2009:554－558．