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　　摘要：指出長江、珠江三角洲地區城市化程度高、工業發達，小流域環境問題突出，環境規劃與治理卻相對滯后。在小流域環境規劃工作中常伴有大量的結構化、半結構化和非結構化并存的決策問題，需要引入決策支持系統方法來全面支持有關部門的規劃活動。同時，小流域環境管理本身也是個面向空間實體的操作過程，這決定了GIS將發揮基礎性主導作用。基于以上兩點認識，小流域環境管理信息系統應是基于GIS和各種模型的空間決策支持系統（SDSS）。闡述了系統分析（用戶特點和需求分析、功能需求分析，進而討論了數據需求（模塊數據邏輯描述、數據的來源和采集）。

　　關鍵詞：地理信息系統空間決策支持系統小流域環境管理數據需求

　　1引言

　　長江三角洲和珠江三角洲地區，城市化程度高，鄉鎮、民營企業發達。而這些地區，小流域的環境問題已相當突出，但由于缺乏必要的技術手段，無法及時掌握環境狀況的第一手資料，環境的規劃與治理也就相對滯后。地理信息系統（GIS）技術為這一難題的解決提供了契機。

　　GIS就是把表示各種地理要素特征及分布的數據、圖形等信息輸入計算機中，在其軟硬件的支持下，實現信息管理現代化的先進技術，是一項新的資源信息系統。它由信息的采集、分析與處理，數據的規格化和標準化，信息的組織與管理、數據庫與模型庫的建立，信息系統的開發應用，成果的輸出及自動化成圖等部分組成[1]。其實質是以人機為主體的空間動態信息系統。在GIS中引入模型庫和模型管理系統等概念，導致空間決策支持系統（SDSS）的發展[2]。因為GIS技術是用于組織和分析空間數據，而對決策人員來說，最終需要的是SDSS，即GIS和決策支持系統(DSS)的結合。GIS基于純粹空間數據，它包含空間實體的關系信息，這些信息被存儲在各式各樣的地圖中。SDSS的數據是空間相關數據，它是專題數據或應用數據，例如郵政編碼識別的地址或街道規劃識別的分配路徑。與GIS相比，SDSS是特定問題的解決方案，用于求解半結構化或非結構化的空間問題，更強調知識和模型在問題求解過程中的重要性，決策人員可根據所提供的模型庫系統，選擇模型和構造新模型，以幫助分析和決策。

　　2系統分析

　　2.1用戶特點和需求分析

　　本系統(也稱小流域環境SDSS)與一般環境信息系統最主要的不同在于所關注的是一些尚未引起足夠重視的小流域[3~5]。研究區域可能僅僅是一個或數個市、縣，因此，投資一般不大，系統也不可能建得很大、功能很全，關鍵是要抓住主要問題。流域內各市、縣資料具有相對獨立性，因此在進行環境評價或功能分區時，必須考慮行政界線的因素。另外，系統的最終用戶是基層（市、縣級）環境保護部門的環境保護與經濟發展的綜合決策管理者[6]。這些人所關心的問題不局限于某個側面，而是具有綜合性的特點，例如，環境問題與經濟發展的關系，污染源和環境質量的關系，污染物排放、環境質量與國家和地方有關法規和標準的比較，區域性宏觀污染控制策略，等等[7~8]。他們具有豐富的環境管理經驗，是系統的最直接用戶。系統的另一類直接用戶是專職或兼職系統管理員。他們負責系統的日常維護管理，包括基礎數據的錄入、修改、更新、系統和數據備份等工作。通過他們對計算機和系統軟件的操作，為決策人員提供所需的數據、信息和決策支持。

　　用戶需求包括收集和整理區域內環境要素的數據了解污染源的分布及其動態變化、進行環境預測、進行環境影響評價、編寫環境影響報告書、監督建設部門環境管理、參與研究和制定環境保護長遠戰略等。

　　2.2功能需求分析

　　2.2.1系統的功能分析

　　（1）基礎數據分析利用歷年環境統計和監測數據以及遙感更新數據，進行行業資源消耗和排污情況分析，重點污染源、重點污染行業識別，環境質量變化趨勢分析，以及污染治理資金與效果分析等。

　　（2）環境現狀評價包括環境質量現狀評價和工業污染源現狀評價。基于公共數據庫中的環境質量數據和污染源數據，應用模型方法對環境現狀作總的觀察分析，由此判斷全流域或所選區域的主要環境問題。

　　（3）環境影響評價提供2種類型的環境影響評價的初步“快速評估”模式。即使用較簡單通用的水質模擬模型和大氣質量擴散模型進行[9~10]。

　　（4）污染物削減分配決策支持應用情景分析方法和線性規劃模型，從宏觀層次對全流域及所選區域范圍內不同行業和不同區域的環境污染物削減進行優化計算，并對優化結果進行環境評價和經濟分析，以提供決策支持，包括水污染物削減分配決策支持和大氣污染物削減分配決策支持等。

　　（5）環境與經濟持續發展決策支持應用多目標決策和情景分析相結合的方法，來分析全流域和所選區域的經濟發展速度和規模、工業布局、產業結構的改變與調整對環境造成的影響，以及為防止環境污染和破壞所采取的措施，由此提供環境與經濟持續發展的決策支持。

　　2.2.2系統的功能分解

　　小流域環境SDSS系統功能包括七大類：（1）基礎空間信息查詢；（2）歷年統計和監測資料分析；（3）環境現狀評價；（4）環境影響評價；（5）污染物削減分配決策支持；(6）環境與經濟持續發展決策支持；（7）分析結果的圖形與報表輸出。

　　3數據需求分析

　　明確了小流域環境SDSS模塊的功能后,需要對實現系統各部分功能所需的數據進行邏輯描述,并對數據來源、約定、數據類型、范圍等進行分析。

　　3.1模塊數據的邏輯描述

　　小流域環境SDSS是基于GIS開發的決策支持軟件系統，其所需的數據主要分為空間數據和屬性數據兩大類。空間數據是描述環境背景及各種空間位置的一類數據，SDSS系統所需的空間數據主要包括地形圖和污染源、環境質量監測點、環境功能區等專題圖；而屬性數據是描述“環境－社會－經濟”系統中有關實體的屬性和特征的。小流域環境SDSS系統所用的屬性數據另建屬性數據庫，按其功能需求主要分為環境背景、污染源(環境統計基層報表數據)、環境質量、環境統計匯總、建設項目、環境功能區、環境標準、污染物削減分配備選方案等幾類數據。小流域環境SDSS系統各功能模塊所需的數據見表1。

　　3.1.1空間數據邏輯描述

　　小流域環境SDSS系統所需的空間數據可分為地形圖和專題圖2類。地形圖作為小流域環境SDSS系統的基礎底圖，包括下列要素:居民地、道路、水系、行政境界、植被等。專題圖包括：污染源、大氣環境質量監測點、水環境質量監測點、環境噪聲監測站、自然保護區、水環境功能區、大氣環境功能區、聲環境功能區等。

　　3.1.2屬性數據邏輯描述

　　小流域環境SDSS系統所需的屬性數據由屬性數據庫提供，按照數據的更新頻率可分為靜態數據和動態數據。所謂靜態數據，指相對靜態數據，即在若干年或年度內不發生變化或變化較少的數據；而動態數據則是指時段變化較大的數據。此外，對某些數據，在使用時也有限制要求。根據小流域環境SDSS系統的功能需求和現有數據源情況，將小流域環境SDSS系統的屬性數據進行邏輯分組，生成小流域環境SDSS系統的一級數據。對一級數據再分組逐層細分，生成二級數據、三級數據……，最終分解到數據項。小流域環境SDSS系統的一級數據分類包括環境背景數據、污染源數據、環境質量數據、環境統計數據匯總、環境標準數據、環境功能區數據等。

表1　小流域環境SDSS系統各功能模塊所需數據

名稱	空間數據	屬性數據
行業資源消耗和 污染物排放分析	地形圖	環境統計匯總數據
重點污染識別	地形圖－污染源	污染源數據－環境標準數據
環境質量變 化趨勢分析	地形圖 水環境質量監測點 大氣環境質量監測點 環境噪聲監測站	環境質量數據 環境標準
環境保護投資效果分析	地形圖	污染源數據
環境質量現狀評價	地形圖 水環境質量監測點 大氣環境質量監測點 環境噪聲監測站 水環境功能區 大氣環境功能區 聲環境功能區	環境質量數據 功能區數據 環境標準數據
工業污染源現狀評價	地形圖－污染源	污染源數據
建設項目環境 影響初步評價	地形圖 污染源 水環境功能區 大氣環境功能區	環境質量數據 建設項目相關數據 環境標準數據 大氣環境功能區 水環境功能區
區域環境影 響初步評價	地形圖	污染源數據 環境質量數據 環境標準數據 環境背景數據
污染物削減分配決策支持	地形圖	污染源數據－環境標準數據
環境與經濟持續發展決策支持	地形圖	污染源數據環境標準數據 社會、自然、經濟背景庫

　　3.2數據的來源和采集

　　小流域環境SDSS系統所需的空間數據包括流域地形圖以及專題圖等。這些圖包括的要素和圖層都已在前節作了描述。這些圖的收集、選擇確定、錄入(數化、編輯)及拓撲關系檢驗由系統管理員負責完成。專題圖一般是由遙感數據獲取相關信息，再利用GIS軟件轉繪而成。空間數據錄入所用的硬件設備為數字化儀。空間數據的輸出設備為小型繪圖機，亦可在用戶終端屏幕顯示圖形。遙感數據，包括土地利用、禽畜場和固體廢棄物分布，通過衛星像片解譯結合動態調查獲得。其中，禽畜場分布以鄉、鎮一級的禽畜場個數作為實測值參與評價，類型包括奶牛場、養雞場、養鴨場和綜合飼養場；固體廢棄物分布以各城鎮固體廢棄物堆放所占面積作為實測值，包括生活垃圾、工業垃圾和混合垃圾[11]。小流域環境SDSS系統所需的屬性數據暫分為7類，均存放于公共數據庫中,其要求和范圍如下:

　　(1)污染源數據采用環境統計基層報表數據;

　　(2)環境統計匯總數據指按市、縣統計匯總的分行業資源消耗和“三廢”排放數據;

　　(3)環境質量數據來源于環境質量監測數據(包括水、大氣、噪聲);

　　(4)環境標準數據來源于“地表水環境質量標準”(GB3838-88)、“大氣環境質量標準”(GB3095-82)及“城市區域環境噪聲標準”(GB3096-93)[12];

　　(5)環境背景數據（各種統計數據）可根據最新統計年鑒得到。功能區及備選方案數據由有關數據結合多領域的專家知識得到。

　　4結語

　　通過以上分析,可知小流域環境SDSS系統的數據層包括空間數據庫和屬性數據庫。作為空間決策支持系統，其數據庫的設計應擺脫傳統數據庫的設計思想，突出以空間數據庫為核心，數據庫與模型庫相結合，以及數據直接支持各種模型的原則。

　　小流域環境SDSS系統是一個通用空間決策支持系統，所提供的5個功能都是基于各種模型——從簡單的趨勢分析模型、環境質量評價模型，到相對復雜的水氣質量擴散模擬模型、污染物削減分配的大規模優化模型等。SDSS系統所應用的模型分為6類，即趨勢分析模型、相關分析模型、排序模型、評價識別模型、環境質量模擬模型和優化決策模型。以上模型分別應用于決策支持全過程中的各個階段，包括診斷預警、情景制定、方法選取、問題分析、問題求解和評價比較等。在同類模型的選取中，以盡量簡化的為優。

　　參考文獻

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　　12王華東環境質量評價.天津：天津科學技術出版社，1991.

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