[摘 要] 區(qū)域資源環(huán)境承載力是指在一定時(shí)期和一定區(qū)域范圍內(nèi),區(qū)域資源環(huán)境系統(tǒng)所能承受的人口規(guī)模及各種社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的能力。EIS/RRECC是一個(gè)建立在MapGIS開發(fā)組件基礎(chǔ)上的工具型評(píng)價(jià)系統(tǒng)。本文主要介紹了EIS/RRECC系統(tǒng)目標(biāo)、技術(shù)路線、系統(tǒng)功能和運(yùn)行設(shè)計(jì),最后指出了系統(tǒng)不足之處及未來發(fā)展方向。

[關(guān)鍵詞] 承載力;資源與環(huán)境;信息系統(tǒng)

doi : 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2009 . 21 . 014

[中圖分類號(hào)]TP393;C931.6 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào)]1673 - 0194(2009)21 - 0047 - 03

當(dāng)前,承載力已經(jīng)成為描述區(qū)域發(fā)展限制最常用的概念?！吨泄仓醒腙P(guān)于制定國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十一個(gè)五年規(guī)劃的建議》和《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十一個(gè)五年規(guī)劃綱要》中都明確要求,各地區(qū)發(fā)展經(jīng)濟(jì)要充分考慮自然的承載能力和承受能力。在當(dāng)前開展的“5.12”汶川地震災(zāi)后重建工作中,國家相關(guān)部門也明確提出,災(zāi)后重建首先要進(jìn)行災(zāi)區(qū)資源環(huán)境承載力的評(píng)估。由此可見承載力研究在區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略中的重要基礎(chǔ)性地位。

目前,我國關(guān)于資源環(huán)境承載力的研究主要集中在評(píng)價(jià)方法以及對(duì)某一特定區(qū)域的土地、水等單要素承載力評(píng)價(jià)研究方面,在研究的綜合性、系統(tǒng)性以及信息化方面有很大的探索空間。本文從“注重實(shí)踐應(yīng)用,創(chuàng)新技術(shù)手段”的研究角度,通過對(duì)國內(nèi)外區(qū)域資源環(huán)境承載力評(píng)價(jià)理論、指標(biāo)體系以及評(píng)價(jià)模型方法的廣泛、深入比較研究,在GIS技術(shù)支持下,設(shè)計(jì)開發(fā)了區(qū)域資源環(huán)境承載力評(píng)價(jià)信息系統(tǒng)(Evaluation Information System for Regional Resource and Environment Carrying Capacity,EIS/RRECC),旨在推動(dòng)承載力研究的系統(tǒng)化、信息化程度,為國土規(guī)劃、區(qū)域發(fā)展規(guī)劃及戰(zhàn)略決策的制定提供技術(shù)支撐。

1系統(tǒng)研制目標(biāo)

(1)以省或縣為評(píng)價(jià)單元,提供各種分析評(píng)價(jià)工具,動(dòng)態(tài)、持續(xù)地研究區(qū)域資源環(huán)境承載力時(shí)空變化過程,評(píng)價(jià)結(jié)果具有圖、表等多種表達(dá)方式,形象直觀地展示區(qū)域資源環(huán)境承載力空間特征和具體時(shí)間階段的發(fā)展?fàn)顟B(tài),為國土規(guī)劃、區(qū)域可持續(xù)發(fā)展提供先進(jìn)的技術(shù)支持和輔助決策信息。

(2)實(shí)現(xiàn)承載力研究基礎(chǔ)資料及研究成果的查詢管理,展示與制圖輸出。

2系統(tǒng)技術(shù)路線

系統(tǒng)研制的技術(shù)路線如圖1所示,顯示了區(qū)域資源環(huán)境承載力評(píng)價(jià)的數(shù)據(jù)流向和實(shí)現(xiàn)邏輯,主要包括5個(gè)方面:資料收集與整理、評(píng)價(jià)概念選擇與模型確定、數(shù)據(jù)庫建立、系統(tǒng)功能與運(yùn)行環(huán)境設(shè)計(jì)、系統(tǒng)調(diào)試與完善。

2.1 資料的收集與整理

資料收集包括3個(gè)方面:一是區(qū)域資源環(huán)境承載力的概念、評(píng)價(jià)理論、評(píng)價(jià)指標(biāo)體系、評(píng)價(jià)方法的有關(guān)文獻(xiàn)和報(bào)告;二是信息技術(shù)、空間技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在承載力評(píng)價(jià)中的應(yīng)用現(xiàn)狀和潛力;三是社會(huì)經(jīng)濟(jì)、資源環(huán)境等統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和空間信息的采集和挖掘。

2.2 評(píng)價(jià)模型選擇與構(gòu)造

EIS/RRECC是一個(gè)以模型為驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng),評(píng)價(jià)模型的選擇與構(gòu)造決定了系統(tǒng)的使用效率和使用范圍,是系統(tǒng)發(fā)揮效益的關(guān)鍵所在,本文在對(duì)國內(nèi)外概念、評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及評(píng)價(jià)方法系統(tǒng)地進(jìn)行綜合分析、比較和歸納的基礎(chǔ)上,確定了區(qū)域資源環(huán)境承載力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和評(píng)價(jià)方法。

2.3系統(tǒng)功能與運(yùn)行環(huán)境設(shè)計(jì)

EIS/RRECC具有文件管理、區(qū)域選擇、指標(biāo)計(jì)算、單項(xiàng)評(píng)價(jià)與分析、綜合評(píng)價(jià)與分析、查詢統(tǒng)計(jì)、結(jié)果輸出等個(gè)功能模塊。

2.3.1系統(tǒng)硬件配置需求

本系統(tǒng)采用C/S模式并運(yùn)行于局域網(wǎng)。服務(wù)器端配置性能較好的專用服務(wù)器,用于管理大量的空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù),進(jìn)行復(fù)雜的邏輯計(jì)算與查詢操作,同時(shí)將高速硬盤應(yīng)用于數(shù)據(jù)的頻繁存取操作?？蛻舳瞬捎弥髁鞯腜C機(jī)即可滿足應(yīng)用需求。

2.3.2系統(tǒng)軟件平臺(tái)要求

系統(tǒng)軟件平臺(tái)主要由Windows操作系統(tǒng)和GIS平臺(tái)來組成。服務(wù)器端操作系統(tǒng)選用Windows Server 2003,客戶端可選擇Windows系列操作系統(tǒng)。GIS平臺(tái)選擇了MapGIS軟件。本系統(tǒng)中涉及文本、圖形、圖像等各種資料,分別歸于屬性數(shù)據(jù)、圖形圖像數(shù)據(jù)和空間拓?fù)鋽?shù)據(jù)等不同性質(zhì)的數(shù)據(jù)類型。為了提高GIS軟件對(duì)數(shù)據(jù)庫管理的效率,將各類數(shù)據(jù)有機(jī)地集成起來。本系統(tǒng)利用MAPGIS-SDE(空間數(shù)據(jù)庫引擎),將空間數(shù)據(jù)放在大型商用數(shù)據(jù)庫SQL Server中管理,這樣既可大大拓展空間數(shù)據(jù)的容量,又可以利用關(guān)系數(shù)據(jù)庫的海量數(shù)據(jù)庫管理、事務(wù)處理(Transaction)、記錄鎖定、并發(fā)控制、數(shù)據(jù)倉庫等功能,使空間數(shù)據(jù)與非空間數(shù)據(jù)一體化集成。

3系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)模塊設(shè)計(jì)如圖2所示。

3.1 區(qū)域選擇

該模塊主要實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)研究區(qū)域的選擇。按照省、縣兩個(gè)不同層次,在該系統(tǒng)中加載了相應(yīng)的行政區(qū)劃圖,以矢量數(shù)據(jù)格式存放。

3.2 信息查詢與統(tǒng)計(jì)

該模塊提供目標(biāo)屬性查詢和目標(biāo)空間查詢兩種方式。實(shí)現(xiàn)各類原始數(shù)據(jù)及結(jié)果數(shù)據(jù)的圖形、屬性查詢。并可統(tǒng)計(jì)各類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和成果數(shù)據(jù),生成多種統(tǒng)計(jì)圖,以供分析、決策。

目標(biāo)屬性查詢:用戶可以通過在圖層上選中目標(biāo)點(diǎn)(線、面),來查詢該目標(biāo)點(diǎn)(線、面)的屬性。

目標(biāo)空間查詢:用戶可以通過輸入目標(biāo)點(diǎn)(線、面)的屬性條件或限制條件或邏輯表達(dá)式,在圖層上查詢到所需的目標(biāo)點(diǎn)(線、面)。

屬性統(tǒng)計(jì):對(duì)于圖層上的點(diǎn)(線、面),用戶不僅可以查詢單個(gè)目標(biāo)點(diǎn)(線、面),還可對(duì)滿足條件的點(diǎn)(線、面)屬性進(jìn)行統(tǒng)計(jì),生成統(tǒng)計(jì)圖表等。

3.3 基本指標(biāo)計(jì)算

該模塊主要實(shí)現(xiàn)在評(píng)價(jià)過程中所使用的相對(duì)獨(dú)立、具有一定社會(huì)含義和分析意義的指標(biāo)計(jì)算,如人均耕地面積,人均糧食產(chǎn)量,人均礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量潛在價(jià)值,人均水資源量等,反映了區(qū)域人均自然資源擁有量(見圖3)。計(jì)算結(jié)果可導(dǎo)出為Excel文件,生成直方圖、線型圖、柱狀圖等。

3.4 單要素承載力評(píng)價(jià)

單要素承載力反映的是土地、水等單一資源對(duì)于區(qū)域人口及經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的支撐能力。本系統(tǒng)集成了耕地資源人口承載力、礦產(chǎn)資源承載力、水資源承載力、海洋資源承載力等單要素承載力評(píng)價(jià)模塊,提供現(xiàn)狀評(píng)價(jià)分析功能,反映區(qū)域在某一方面的承載能力及問題。

3.5 綜合承載力評(píng)價(jià)

目前,還沒有一套公認(rèn)的、成熟的指標(biāo)體系運(yùn)用于區(qū)域資源綜合環(huán)境承載力評(píng)價(jià)?；谏鲜鲈?系統(tǒng)提供了評(píng)價(jià)指標(biāo)體系管理功能,可以根據(jù)需要增減修改評(píng)價(jià)因素(見圖4)。主要包括指標(biāo)的輸入模塊、指標(biāo)批量導(dǎo)入導(dǎo)出模塊、指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化模塊以及基本指標(biāo)的有效性檢查及計(jì)算模塊。在確定指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上,系統(tǒng)提供了德爾菲(Delphi)法和層次分析法進(jìn)行權(quán)重設(shè)置,并可選擇線性加權(quán)法和狀態(tài)空間法兩種模型進(jìn)行評(píng)價(jià),反映具體年份區(qū)域資源環(huán)境綜合承載力的總體狀況及空間格局。

3.6 綜合分析

綜合分析是系統(tǒng)的核心部分,前面的幾項(xiàng)功能都是針對(duì)單一指數(shù)進(jìn)行計(jì)算,反映區(qū)域在某一方面的承載力狀況、問題及潛力,綜合分析評(píng)價(jià)模塊提供了一系列片段和整體分析工具,從時(shí)間和空間上進(jìn)行點(diǎn)與線的交叉分析。包括以下功能:

(1)區(qū)域排序,對(duì)綜合承載力進(jìn)行排序,反映區(qū)域資源環(huán)境承載力在上一空間范圍所處的位置。如圖5為2007年全國省級(jí)區(qū)域資源環(huán)境綜合承載力評(píng)價(jià)結(jié)果排序。

(2)空間分區(qū),根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果(承載力水平的高低),采用聚類法,系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行空間分區(qū),揭示區(qū)域承載力的空間分布特征和規(guī)律。

(3)承載力發(fā)展軌跡,所得結(jié)論在某時(shí)間斷層上是靜態(tài)的,對(duì)描述對(duì)象而言反映了其發(fā)展過程特性,揭示了區(qū)域資源環(huán)境承載力的特點(diǎn)、類型及未來變化趨勢。

(4)區(qū)域發(fā)展協(xié)調(diào)度分析,反映區(qū)域可持續(xù)發(fā)展要求協(xié)調(diào)經(jīng)濟(jì)社會(huì)與自然資源利用以及生態(tài)環(huán)境的關(guān)系。包括水土協(xié)調(diào)度,資源環(huán)境協(xié)調(diào)度,資源環(huán)境與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展協(xié)調(diào)度。

(5)統(tǒng)計(jì)分析,對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)制圖,結(jié)果表達(dá)不具備空間特性。

3.7 文件管理與結(jié)果輸出

這兩個(gè)模塊主要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對(duì)矢量數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的直接調(diào)用和混合調(diào)用,以及文件的存儲(chǔ)、打印等常規(guī)管理。結(jié)果輸出采用可視化的表達(dá)方式,包括專題圖制作和報(bào)表生成等方式。

4結(jié)語與展望

EIS/RRECC是一個(gè)建立在MapGIS開發(fā)組件基礎(chǔ)上的工具型評(píng)價(jià)系統(tǒng),具有基礎(chǔ)信息的查詢檢索更新功能,數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析功能以及承載力評(píng)價(jià)分析功能。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā),使我國區(qū)域資源環(huán)境承載力評(píng)價(jià)工作,在高新技術(shù)支持下向著動(dòng)態(tài)、定量和持續(xù)進(jìn)行的方向邁進(jìn)。但區(qū)域資源環(huán)境承載力評(píng)價(jià)和衡量標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)極為復(fù)雜的過程,EIS/RRECC賴以建立的概念模型、指標(biāo)體系及其算法,就其合理性與完整性而言,還存在需要進(jìn)一步商榷和改進(jìn)的地方。

(1)進(jìn)一步調(diào)整評(píng)價(jià)載體。本研究考慮中國國情,以行政單元為載體,有利于問題的解決和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施,忽視了不同區(qū)域因自然條件差異導(dǎo)致的制約因子不同。在下一步的研究中,將增加信息源到分區(qū)的一體化功能,采取行政區(qū)劃和自然區(qū)劃雙重研究,因地制宜地建立多種評(píng)價(jià)指標(biāo)體系衡量區(qū)域的承載力狀況。

(2)進(jìn)一步發(fā)展評(píng)價(jià)方法。資源環(huán)境承載力研究涉及資源、人口、環(huán)境、社會(huì)經(jīng)濟(jì)以及技術(shù)、政策等諸多方面,是一個(gè)因子眾多的復(fù)雜反饋系統(tǒng),隨時(shí)間的不斷變化而相應(yīng)變化,應(yīng)用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行區(qū)域系統(tǒng)承載力整體研究具有明顯優(yōu)勢。今后,要在線性模型評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上,探索系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)在區(qū)域承載力評(píng)價(jià)中的應(yīng)用。

(3)進(jìn)一步擴(kuò)充系統(tǒng)功能。在擴(kuò)充評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫,建立模型庫、方法庫的基礎(chǔ)上,為用戶提供問題求解的框架流程式評(píng)價(jià)操作平臺(tái),形成功能更豐富的區(qū)域承載力空間決策支持系統(tǒng)。

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Design and Development of Evaluation Information System of Regional Resource and Environment Carrying Capacity

HOU Hua-li

(Chinese Academy of Land and Resource Economics, Beijing 101149,China)

Abstract: Regional resources and environment carrying capacity refers to an ability of system supporting social and economic actions or the maximal population scale within the given time and scope. EIS/RRECC is an instrumental assessment system is based on MapGIS development components. The information system object, technology roadmap, conceptual model, system function and the inadequacies and future direction are introduced in the paper.

Keywords: Carrying Capacity Resource; Environment Information System