“十一五”环境规划方法的相关进展(简要评述)

    发布人:刘永    2012-03-06            

 

     在环境规划的“编制-实施-评估-反馈”体系中,常用的技术步骤通常包括:规划目标与指标体系建立、环境趋势预测、方案优选、环境与经济协调分析等。对环境规划的一般步骤中的主要技术过程提炼之后,将整个环境规划相关的技术方法体系分为环境质量评价方法、环境容量计算和总量分配方法、模拟预测、决策优化和规划实施后评估这几块,另外还有新开发的“评价-模拟-优化”的集成技术以及对环境规划起决策支持作用的辅助技术。
    “十一五”期间,起到了关键的规划支撑作用的技术方法有:环境扩散与容量总量模型(水、大气)、线性规划法、复合不确定性单/多目标环境系统优化调控技术、灰色系统目标规划法、动态规划法、多属性决策、情景分析法、时间序列分析、投入产出规划法和模糊数学规划法等,此外还有辅助性的技术方法,如GIS技术18。随着环境规划体系的拓展以及对定量环境规划决策支撑的需求,在技术方法的研究中,逐步完善了在环境规划的“评价-模拟-优化-集成”技术框架,通过自主研发、引进后再开发以及技术集成等开展关键规划技术研究,并得到了较多的应用。
下面对环境规划技术方法体系在“十一五”期间的进展按照前面所提到的进行分块介绍。

1)评价与评估方法

      对所分析的环境系统开展综合的调查、分析、评价,准确定量地诊断所研究环境要素与系统存在的问题,是科学和合理地制定环境规划目标与方案的基础。“十一五”期间对水、大气环境质量评价应用较为广泛的方法有指数法、模糊综合评判法、层次分析法、灰色理论法和物元分析法、GIS、神经网络等;除以上方法外对于生态环境质量的评价应用较多的还有压力-状态-响应(PSR)模型、德尔菲法以及情景分析方法等,用于环境规划目标与指标的确定[1],并结合基于环境承载力分析、生态适宜度评价等方法,应用于环境规划的方案筛选、规划预测及生态、土壤等专项规划等方面[2];“十一五”期间对于土壤环境质量评价的研究增加,主要是针对土壤中的重金属,采用较多的方法有包括单因子、综合、内梅罗指数等在内的指数法[3]、熵权系数法,还有上述提到过的模糊综合评价法、GIS、神经网络法等。

2)容量计算及分配方法

        进入“十一五”以来,我国的水环境管理的目标从目标总量控制向容量总量控制转变,使得我国对于环境容量的计算和分配研究进一步深化,而环境容量的分配直接影响到环境规划目标的确定。“十一五”期间,有关水环境容量的计算,以一维或多维的水质模型为基础进行估算仍然是较为常见的方法[4],针对研究中存在的问题,学者们提出一些新的解决思路,如基于盲数理论或结合三角模糊数理论对水环境容量进行计算[5];在对环境容量的分配中,在重点流域的水污染防治规划中,主要采用了环境基尼系数法,如有研究者用环境基尼系数法对水污染物排放总量进行分配[6],另外有研究者发现将基尼系数密度指数引入环境基尼系数法并进行改进后的基尼系数法更加有效。

3)模拟和预测技术

      “十一五”期间,在环境规划的模拟预测的研究方面,主要还是对于水质研究较多,所采用的方法也多为以前已经出现的方法,如水质模型法、神经网络、遗传算法等,以及粒子群优化与支持向量机[7]。另外,“系统动力学—情景分析法”在“十一五”期间被延伸应用于区域(流域)社会经济与环境的趋势预测、规划方案选择和污染控制。系统动力学能全面、系统地描述社会—经济—环境系统的多重反馈回路、复杂时变、非线性等特征,能动态地展现系统发展过程中关注因子的变化,提高环境规划的质量[8];而情景分析法充分考虑了未来可能发生的态势及其相互影响,相对于模型预测等传统方法更加客观、公正[9]

4)决策优化技术

     在环境规划方案的决策优化中,在“十一五”期间确定性优化技术进一步发展,如赵微等针对研究区的水资源情况建立了大系统递阶水资源协调优化配置模型[10];吕一兵等建立了双层规划模型来描述水资源优化配置问题,并给出了响应的求解办法[11]。但不确定性优化技术因其更符合实际情况而得到更多的重视和研究,如逐步完善了复合不确定性单目标、多目标环境系统优化调控技术,包括区间模糊多目标规划、强化区间线性规划和基于显性风险区间线性规划等技术,并在流域、区域环境规划的实践中得到具体应用[12]

5)规划实施评估技术

      “十一五”期间规划体系完善的一大突破在于建立了不同层次的规划实施评估机制,为适应国家环境规划实施的评估需求,开发了逻辑框架法(Logic Framework Approach, LFA),为规划实施评估提供了一种层次分明、结构清晰、逻辑合理的分析框架,尤其适宜区域大尺度宏观规划的评估。在实际的研究中,“十一五”期间对于土地规划实施的评估研究较多,如有学者基于可持续度[13]、满意度等构建了土地利用规划实施评价体系,做了一些实例研究,对于落实规划、强化实施具有重要意义而对于其他要素规划的研究则较少。

6)耦合集成技术

     随着“十一五”期间环境规划内容的延伸与环境规划方法的改进,在环境规划的研究与实践中,越来越多地遇到一些需要综合集成规划技术方法来分析和生成规划方案的问题,由此,将评估、模拟、优化等规划方法集成应用,就成为环境规划学发展的新的方向。“十一五”期间开发了多个3类间接式“模拟-优化”耦合模型,包括基于贝叶斯统计的不确定性非线性系统“模拟-优化”耦合技术[14]、基于非线性区间映射算法的“模拟-优化”耦合技术、流域环境规划的“模拟-评估-优化”集成技术,并在流域环境规划中得到实际应用[15]

7)辅助技术

      在这里辅助技术主要是指为环境规划提供决策依据的决策支持系统的开发技术。由于环境规划涉及到环境、社会、经济等因素的空间分布信息和时间演变信息,对于时空信息和属性信息需要信息管理技术和虚拟现实技术的支持,决策支持系统主要是利用GIS手段在空间数据处理与分析、模型集成、地理空间可视化表达等方面的优势,联合使用数据库,提高对环境监测数据的分析、预报能力,为决策者提供决策依据。“十一五”期间,我国建立了多个适用于城市区域、经济开发区等不同范围环境规划的决策支持系统,但相关研究主要还是水环境管理方面,如对合肥市[16]、云南省松花坝流域的水环境管理决策信息系统的研究[17]等,另外还有学者对海洋污染控制决策支持系统进行了建模研究[18]。“十一五”期间,3S(GIS、GPS、RS)和VR技术等现代技术的迅速发展,提高了环境信息的真实性、可靠性、广泛性[19];Matlab、Surfer、Access数据库等技术在环境规划中的应用也使规划数据分析更加全面和准确。
 
     从总的环境规划技术方法体系来看,“十一五”期间对于前面几部分:环境质量评价方法、容量计算及总量分配方法和模拟预测方法的研究相对较多,因为这几部分方法在之前阶段的研究中已经有较为成熟的基础,“十一五”期间的研究多是对于已有方法的直接应用或改进后再应用,或者是将不同要素规划领域的方法引进利用,很少全新方法出现。
     对于决策优化技术、规划实施后评估技术和耦合集成技术的研究相对较少,对它们的研究很多还处于开始探索和应用的阶段,虽然方法不够完善,但是所指引的方向是正确的。如:决策优化技术中的不确定性优化技术在“十一五”期间得以重视和研究,因为它更加符合实际情况;“模拟-评估-优化”耦合技术和规划实施后评估技术的研究和应用,使得环境规划过程更为简便、规划实施效果得以保证。
     对于环境规划辅助技术,主要是指决策支持系统的开发,虽然早在上世纪90年代就有人提出要开发环境决策支持系统,但是它是依托于GIS等软件以及数据库的发展而发展的,在“十一五”期间随着相关科学技术的继续快速发展,使得对于决策支持系统开发的理论研究得以发展,下一步应该增加针对实际应用的案例研究。

参考文献:

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[2] 吴舜泽.“十一五”规划中期考核研究[M].中国环境科学出版社,北京:2009.
[3]张欣,尹国勋.土壤环境质量指数评价模式探讨[J].广东农业科学,2010,(04):232-234.
[4] 陈丁江,吕军,金树权,沈晔娜.费点源污染河流的水环境容量估算和分配[J].环境科学,2007,28(7):1416-1424.
[5] 李如忠,范传勇. 基于盲数理论的河流水环境容量计算[J].哈尔滨工业大学学报,2009,41(10):232-234.
[6] 吴悦颖. 基尼系数法在水污染物排放总量分配中的应用[J].中国环境政策,2006,6(3).2
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[8] 臧鸿晓.系统仿真方法在环境规划预测中的应用[J].污染防治技术,2006,19(4):29-31.
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[11]吕一兵,万仲平,胡铁松等.水资源优化配置的双层规划模型[J].系统工程理论与实践,2009,29(6):115-120.
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[17] 刘婷婷.基于GIS的流域水环境管理决策信息系统研究[D],北京林业大学.2008.
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[19] 高志宏, 梁勇, 林祥国.基于3S技术的现代城市规划应用研究[J].测绘科学. 2007,32(6)