环境决策支持系统的应用之.ppt

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1、第十一讲：环境决策支持系统的应用之一,北京大学环境工程系2007年5月,本门课程内容回顾,第一讲：环境决策支持系统概述第二讲：环境决策支持系统系统框架第三讲：环境决策支持系统软件环境第四讲：环境决策支持系统的技术基础之一第五讲：环境决策支持系统的技术基础之二第六讲：环境决策支持系统的技术基础之三第七讲：环境决策支持系统的设计第八讲：决策方法与辅助决策之一第九讲：决策方法与辅助决策之二第十讲：决策方法与辅助决策之三,什么是决策？决策是为了达到某一目的而在若干可行方案中经过科学的分析、比较、判断，从中选取最优方案并赋予实施的过程。决策过程一般分为五个步骤：（1）识别问题或对决策的要求；（2）分析和

2、阐明方案（对策）；（3）做出选择（决策）；（4）传达和执行决策；（5）追踪和反馈决策的结果。,根据决策过程的可描述程度，西蒙（）把决策 划分为结构化、非结构化和半结构化决策三种。（1）结构化决策：一般指决策方法和决策过程有固定的规 律可循，目标比较明确，过程结构比较清楚，可用形式化的 方法描述和求解的一类决策问题。通常用数学方法来解决的 决策问题；（2）非结构化决策：一般指决策方法和决策过程没有什么 规律可循，并难以用常规定量数学方法进行问题描述和求解，而必须借助于人工智能等技术的决策；（3）半结构化决策：是指介于前两者间的一种情况，即决 策方法和决策过程有一定的规律可循，但又不完全确定的情

3、况。通常社会经济和管理活动中所遇到的决策大部分属于这 种情况。,决策公式:,Strategy,Game,Policymaker,谋略科学的定义 Define of Stratagem Science,谋略的定义,对策的定义,决策者定义,*对策实际上是博弈论(Game Theory)*博弈是一对一或一对多的竞争与合作的策略*对策不是唯一的*所有可能的对策,组成策略集*决策者任选一种,只能选一种*智囊团或顾问组是提供对策集的专家群*对策不等于决策,智囊团或顾问组不能代替决策者,*宏观管理：决策*微观管理：政策,*心理素质*目标意识*风险意识*竞争意识*凝聚意识*协作意识*系统意识,对策是科学的,决

4、策者有艺术的头脑,*只靠决策者决定 主观*依靠对策决定 客观*靠对策与决策者决定 主客观结合 由于竞争多方的复杂性,具有博弈的性质,因此,主客观结合 的模式最佳.,科学与艺术结合 Combine in Science with Art,决策支持系统(Decision Support System-DSS)是在管理信息系统基础上发展起来的一种信息系 统，它不仅为管理者提供数据支持，还提供方法和模 型的可能支持，并对问题进行仿真和模拟，从而辅助 决策者进行决策。,环境决策支持系统（辅助决策）(Environment Decision Support System-EDSS)环境决策支持系统（简称E

5、DSS），是将DSS引入环境规划、管理、决策工作中的产物。它的主要目的是帮助决策者解决环境问题中常遇到的病态或半结构化的问题。,DSS的构造与系统结构,天地人机信息一体化网络(Outer Space-Geographical Information Integrative Network),遥感卫星系统（RSS）,遥测卫星系统（RMS）,DCS,GPS,通信卫星系统（CSS）,输入（Input）,输入（Input）,决策层（Policymaker),管理层（Manager）,专家层（Expert）,技术层（Technician）,遥感信息系统（RSIS）,影像库（IB）,遥感信息模型(RSIM

6、),地理信息系统（GIS）,辅助决策系统（DSS）,管理信息系统（MIS）,环境专家系统（EES）,图形库（GB/CAD）,属性库（AB）,数据库（DB）,知识库（KB）,逻辑库（LB）,地理信息编码模型（GICM）,方法库（MeB）,模型库（MoB）,输出（Output）,规划模型（PM）,博弈模型（GM）,对地观测系统,人地信息系统,环境 工程,波谱库（SB）,虚拟现实（VR）,地面数据（GD）,数据库环境信息系统,是决策支持系统的基础 EIS空间基础：地球球体制图介质平面的变换关系，地图投影 EIS数据组织：地理编码、空间位置、拓扑关系 EIS数据分析与处理：基于地理编码、空间位置和拓扑

7、关系的各种分析处理 EIS建模：在EIS环境下对环境演变等进行模拟与预测，从历史数据生成现在或未来的数据 EIS集成应用,两种数据集市,数据仓库系统（DWS),数据仓库系统=数据仓库(DW)+仓库管理+分析工具,关系数据,数据文件,其它数据,综合数据,当前数据,历史数据,源数据,仓库管理,数据仓库,分析工具,全球定位系统（GPS）,（1）美国国防部GPS系统的组成：空间部分GPS卫星星座；地面控制部分地面监控系统；用户设备部分GPS信号接收机。（2）俄罗斯的GLONASS系统（3）国际海事卫星组织的INMARSAT系统,全球卫星定位系统（GPS）组成,空间卫星系统6个等间隔轨道上的26颗卫星码

8、：p码 c/a码4两种载波:11 12地面监控系统五个监测站一个主控站三个注入站用户接收系统GPS卫星接收机（天线单元、接收单元）GPS数据处理软件,全球卫星定位系统（GPS）作用,用于军事物流用于铁道、空运、汽车定位,网络 GPS,网络GPS是指在互联网上建立起来的一个公共GPS监控平台，它同时融合了卫星定位技术、GSM数字移动通信技术以及国际互联网技术等多种目前世界上先进的科技成果。网络GPS免除了自身设置监控中心的大量费用，利用互联网实现无地域限制的跟踪信息显示，通过设置不同权限做到信息的保密。,网络 GPS的特点,功能多、精度高、覆盖面广定位速度快信息传输采用GSM公用数字移动通信网，

9、具有保密性高、系统容量大、搞干扰性强、漫游性好、移动业务数据可靠等优点开放性高、资源共享,网络 GPS的工作流程,模型支持,模型库技术要求为存储量小，组合方案多。与建模者的素质要求相矛盾。决策问题难以预见性，不可能预建完整的模型。建模过程与决策过程相伴随。建模支持的目标：使决策者成为建模者。建模支持的方法：通过对模型的有序管理和对决策者的训练和启发，将其领域知识转变为模型。,模型分类及其描述方法,模型是客观事物在建模者主观认识上的反映。从建模支持的角度看模型的分类。管理形式基本模型启发存储空间特征关系建模以多维基本特征坐标构成形式空间，进行模型分类管理。以基本特征形成模型间的关系纽带，进行建模

10、启发。,模型分类及其描述方法,特征变量可分为：定类、定量、结构化图序集。其中定类变量为无序变量，定量变量为全序变量，结构化图序变量可分有序与无序。,例：,图形,有 细 多边形 卵形 序 化 三角形四边形 圆 椭圆 正三角 直三角 矩形 棱形 无序,有序关系形成粗化与细化的启发，无序关系形成类比启发。宏观与微观，定性与定量均是粗、细化关系。,建模方法,建模的理想方法：分析问题概念集（论域）内的全部元素的变化规律，及它们之间的关系，并描述之。建模的实用方法：分析问题的若干典型元素 假设（默认）模型（建模启发）更新模型。启发式建模方法：模型由若干算子（元模型）组合而成，算子的可用条件为P（前提）。启

11、发规则：IF 现问题状态结构与P相匹配，THEN 应用算子OP，并将其变量限于B（定义域）。,建模方法,启发最终成立的判断准则：可否达到最终目标对问题求解器的一般化讨论：模型是对复杂对象的简化描述，简化必存在前提条件，即作假设前提的匹配；在满足前提的情况下进行模型搜索选择，即作输出输入的匹配。输出输入匹配过程可有下述情况：,建模方法,输出输入匹配过程可有下述情况：,模型库及其管理系统,随着应用模型的需求量不断增大，为了更有效地管理和使用模型，提出了模型库系统的概念。关于模型的管理经历了以下三个发展阶段：第一阶段：模型数据第二阶段：数据库系统模型软件包第三阶段：模型库系统数据库系统,模型库及其管

12、理系统,第一阶段的特点是模型和数据无公用性，使模型的应用受到很大限制；第二阶段以数据库系统的引入为特点，但缺乏对大批模型的有效管理，不利于用户选择自己需要的模型；第三阶段实现了数据库和模型库两者之间的通讯，减少了模型存储的冗余度，为模型的操纵提供了良好的环境，使模型应用的灵活性大大加强。,模型库及其管理系统,通常认为模型库系统是由模型构件库、应用模型库、模型库管理系统及综合环境这四部分组成。,知识表达,知识表达方式与知识类型有关，为此，知识分类成为需研究的问题。这里仅对目前常用的几类作点说明。就知识的存在形式而言，有二大类，一类是未经总结以一些具体的事例的形式分散存放于头脑里或记录在某种媒体上

13、。另一类是通过总结加工以某种特定的规范形式较为集中地存放于某些专家的头脑里或特定的文件中，这个特定的规范形式可以是规则、公式、格式化文本、标准化图形等。有较多的知识是描述各种概念间的关系，而根据关系类型的不同又可把知识分为从属关系、因果关系、动态时序关系等。,格式化文本型,框架 知识规模较大并具有固定的组织形式，就以一通用的数据结构存储起来，这个数据结构称为框架。通常以框架名槽名值结构表示。其表示形式如下：PERSONframePROFESSIONslotHEIGHTWEIGHT(a)JOHNframe PROFESSIONprogrammer HEIGHT1.8(米）WEIGHT75(公斤）

14、(b),格式化文本型,框架 框架结构形式灵活，表达事实（概念）的从属关系，可用于多事实的组合。其特点是：1，知识深化表达：多重、分层、嵌套、因果性强。2，结构化组织：父子继承、相对独立、模块化、易扩展。3，自然：拟人化存储。,面向对象的知识表示,面向对象方法学是近年来发展很快的软件技术，它的基本思想是：1，世界由“对象”组成，对象是属于某“对象类”的元素，即事物、事实或概念。2，每个对象类都定义了一组“方法”，可视为可作用于该对象类的各种“操作”，操作被称为：送一个“消息”给某对象。3，对象之间除了互递“消息”外无其他联系，一切局部信息和实现方法都“封装”在类内。实现模块化，类间联系少。4，对

15、象类按“类”“子类”“超类”构成层次关系，称为属性“继承”关系，引进了递归概念。,谓词逻辑,知识处理的方法很重要的是进行逻辑处理，即把概念间的逻辑关系表达出来，并运用逻辑关系进行推理，处理的数学工具就是数理逻辑，特别是一阶谓词演算，Prolog就是一种用逻辑进行程序设计的语言。,产生式规则,产生式规则是目前应用极其广泛的推理工具。用于表示推理知识。其组成为：1，规则库：R#：IFRLSTHENRRS其中RLS为子句的逻辑组合。RRS为结论或一种操作。2，当前数据库：CL：存放事实和推理的结果。3，推理机：完成“匹配冲突消解操作”这一过程。其算法为：（1），RLS与CL匹配，产生触发产生式，标明

16、记号。（2），若触发产生式多于一条，先去掉其操作部分使CL产生重复符号的触发产生式的记号。（3），若不存在有标记的产生式，则退出；否则，选序号最低的产生式执行操作。（4），清除产生式记号，转（1）。,知识表示的神经元网络方法,神经元网络方法的特点是：1，分散存储方式。信息分散存于各神经元中，具有较强的鲁棒性和容错性。2，知识获取的样本化。以实际中产生的样本为信息来源，通过样本学习自动归纳成知识，避免了知识采集的困难。3，信息传送的并行化。避免了符号处理的串联运行缺点。由此可见，神经元网络在一定程度上克服了产生式规则的不足。,区域旅游业发展决策支持系统的设计DSS系统分析DSS系统初步设计DSS

17、系统详细设计程序编制集成,DSS的系统结构,前面介绍了DSS的各个构件，那麽，从软件组织的角度来看，它们是怎样联系起来的呢？下面介绍各种方案。一、三角式结构,对话管理,数据管理,模型管理,数据库,模型库,用户,二、串联结构,用户,和三角结构相比，省去了一个接口，但要求模型库管理的功能要强一些。,对话管理,模型管理,数据管理,数据库,模型库,三、融合式结构,其特点是：数据库管理被融合在模型库管理之中，二者之间互不独立。模型管理建立在数据管理的基础上，数据管理嵌入在模型管理之中。模型和数据维护都统一由数据库管理系统来实现。缺点是：可移植性差，模型对数据库管理的依赖性太强。见下图：,型,数据库管理,

18、数据库,模型库,用户,模,管,理,对话管理,四、以数据库为中心的结构,与融合结构的区别在于增加了一个“模型管理接口部分”，由这个接口把各种具体数据库管理系统的功能转换成一个统一的标准调用接口，供各个模型使用。避免了各个模型对数据库管理系统的依赖。见下图：,数据库,对 话 管 理,数据库,管理系统,模 型,接 口,管理,部分,型,模,库,模,型,管,理,用户,五、四库功能的系统结构,这个结构是一种初级的智能DSS。由于增加了知识库及相应的推理系统，使DSS对决策支持的能力大为增强。该系统的推理是一个准专家系统。见下图：,用户,人机界面,信息服务,科学计算,决策咨询,数 据 库,模型库,方法库,知

19、识库,六、智能DSS的结构,最典型的智能DSS由三个子系统组成，即LS、PPS、KS。这种系统又称为3S系统。其结构如下：,用户,LS,PPS,数 据 库,模型库,知识库,KS,DSS的体系结构与分析,一、DSS体系的分析 DSS体系，包括如下5个要素：环境、功能、系统部件、部件布局、资源。1.环境DSS的环境是指DSS边界以外的实体和条件的集合。所谓边界，是指系统能够控制的最大范围，边界以外的实体可以受系统的影响，但不受其控制。一般来讲，DSS的边界是清晰的。狭义的DSS仅指辅助决策使用的计算软件和硬件；广义的DSS也把人包括在其中，指决策分析的整个人-机系统。,2.功能,功能是评价DSS的

20、一项基本指标。判断DSS好坏的一个重要依据是看它是否满足了用户的要求。所谓DSS的功能是指它能对环境产生什么影响，系统应提供什么样的服务。其目标是什么。3.系统部件系统部件，是系统边界以内一些可以区分的要素。一般来说，系统部件代表系统的某种功能模块或模块组合。任务划分和环境部分的具体化是定义系统部件的两个基本出发点。前者关系到系统执行特定任务的能力，后者关系到与环境特定方面的接口能力。,4.部件的布局,布局涉及到部件之间、部件与环境之间的关系与联系。确定部件的布局所考虑的一个基本问题是协作与自治之间的平衡。一般来说，最好使部件的相关性小一些，但是系统作为一个整体又要求各个部件相互配合来实现特定

21、的功能。5.资源系统资源是构造和运行系统时所消耗的要素。和环境的概念不同，它们可以在系统边界之外，也可以在系统边界之内。系统边界之外的资源称为外部资源，如人、原材料、资金、工具等；系统内部的资源称为内部资源，如软件、硬件、模型、数据等。,设计过程,需求分析,概念设计,逻辑设计,物理设计,DSS的需求分析,DSS的适用性,决策支持，而非决策本身并非总是更精确，但一般可达到更高效信息、模型、原则和条理化,决策的过程,信息工作辨析问题,设计备选方案,选择挑选方案,EDSS总体设计 EDSS的设计思想直接地反映了最终用户的需求。面向应用目标的环境管理决策支持系统实体关系如图所示。,面向应用目标的环境管

22、理决策支持系统的实体关系图,1）EDSSS采用自顶向下和自底向上相结合的方法,将结构化分析和原型方法相结合,进行系统的分析、设计和开发；2）EDSS的设计和开发基于GIS,为此需要考虑GIS作为空间信息管理系统在数据管理、操作和接口上对DSS系统组成部件上的技术要求；3）EDSS作为决策支持系统,模型驱动是其最主要的特点之一,其中涉及大量的模型,因此系统设计中应提供模型的操作和管理手段；4）EDSS实质上又是一个空间决策支持系统,它的设计和开发是在GIS系统(ARC/INFO)提供的数据管理、指令功能、图形界面和应用开发工具的环境下,实现空间数据库、内部属性库、外部公共数据库的管理和连接操作,

23、模型的管理和计算,用户选择,情景分析,以及事件处理和决策输出等功能。,EDSS总体结构 EDSS系统的总逻辑结构如图所示,它包括以下5个组成部分。,图 EDSS系统总体结构框图,1）用户通过用户界面,选择决策支持的功能,设置决策支持的环境,控制系统的运行。应该指出,由于DSS系统的分析和设计完全基于和反映各级政府环保部门管理层的需求,因此从一定角度来看,DSS系统的用户是完全处于主动的状态。该系统是由用户驱动和控制的,为用户决策提供较高层次的直观支持。2）用户界面菜单驱动的用户界面为用户和计算机提供了一套友好的交互式对话手段,加强了系统透明度。用户界面是用户调用项目管理驱动程序,进行各种决策支

24、持应用的接口。在ARC/INFO环境下开发3）项目管理驱动程序根据用户通过用户界面的响应,联接RDBMS(Sybase)和公共数据库,GIS(ARC/INFO)和空间数据库,模型库管理系统和模型,以及各环境决策支持功能模块。项目管理驱动程序还控制数据流和各种操作的正确有序地执行,直至输出所需的各种形式的信息报告。使用ARC/INFO提供的开发工具进行开发。4）环境决策支持功能模块提供系统的支持决策的分析与评价的几个相互联系的功能子模块,它们是历年统计和监测资料分析、环境现状评价、环境影响评价、污染物削减分配决策支持、环境与经济持续发展决策支持。,EDSS开发工具（1）Sybase RDBMS:

25、建立和管理公共数据库(包括背景数据、环境质量数据、污染源数据、环境标准数据、环境统计汇总数据等),为EDSS提供所需属性数据。（2）ARC/INFOGIS:生成和管理空间数据库(包括1100万电子地形图、环境专题图和大比例尺地图等)、环境专题数据库,提供ARC/INFO和Sybase的接口和对公共数据库的调用,生成和管理模型库,开发用户界面和项目驱动程序,提供空间查询和空间分析模型等。（3）Unix操作系统和其他高级编程语言:用于各种模型编程和系统调用等。,EDSS系统概要设计原理和方法 1）数据库设计EDSS的数据层包括空间数据库和属性数据库。作为空间决策支持系统,其数据库的设计应摆脱传统数

26、据库的设计思想,突出以空间数据库为核心,数据库与模型库相结合,以及数据直接支持各种模型的原则。EDSS的核心空间数据包括1100万全国电子地形图产品和环境专题图。为了实现1100万电子地形图和省级公共数据库的正确联接,在各自的数据结构基础上,规定了二者相对应的编码的一致性。为满足各省对空间数据的不同需求,以及不同空间数据源能纳入EDSS的数据层,关于核心数据的中介数据(Metadata)是空间数据库设计中的重要组成部分。所谓中介数据是关于数据的数据,在设计中对空间数据库数据格式、地图参数、空间特征属性、图层分类、命名和编码原则、对内部和外部属性数据库的调用及空间数据库的数据结构、生成和管理程序

27、等重要问题在符合国标或其他现有标准的条件下做了技术描述和规定。,EDSS系统概要设计原理和方法 1）数据库设计EDSS的属性数据库的设计包括由Sybase关系型数据库管理系统(RDBMS)生成和管理的外部公共数据库与由ARC/INFO地理信息系统的INFO生成和管理的内部EDSS专题数据库。公共数据库的特点是数据信息量大,直接与各省的数据来源有关,它的设计受制于现行的各项环境管理制度、现有的各种标准和不同的编码体系等。RDSS的数据库设计非常重视对这些宝贵数据的充分使用,同时应克服由于编码不统一和数据不规范等造成的技术难点,并做好空间数据库和外部公共数据库的接口设计。EDSS专题数据库是整个数

28、据层的重要组成部分,充分体现了基于模型的特点,它包括了EDSS常用标准、代码相关数据和EDSS模型方法相关数据。EDSS专题数据库还有效地与DSS模型库结合起来,为EDSS用户提供友好的服务。其设计将增加模型方法的透明性,用户无需过多考虑所用模型的数学描述或手动组织复杂的输入数据文件,而只需从环境角度出发,根据系统提供的用户界面动态输入含义明确的数据参数,选取感兴趣的情景方案,专题库管理系统将自动为模型计算组织和提供数据和参数,将计算结果返回到有关功能模块,按用户控制做进一步分析,并最终提供直观的图文报告。,EDSS系统概要设计原理和方法 2）模型库设计（1）EDSS所用模型方法DSS是一个通

29、用空间决策支持系统,所提供的5个功能都是基于各种模型:从简单的趋势分析模型、环境质量评价模型,到相对复杂的水气质量扩散模拟模型、污染物削减分配的大规模优化模型等。由于EDSS要在全国省、市、环境信息中心安装和应用,因此所提供的各种模型力求具有较强的实用性、通用性和宏观性。EDSS所应用的模型分为6类,即趋势分析模型、相关分析模型、排序模型、评价识别模型、环境质量模拟模型和优化决策模型。以上模型分别应用于决策支持全过程中的各个阶段,包括诊断预警、情景制定、方法选取、问题分析、问题求解和评价比较等。EDSS还充分利用了ARC/INFO提供的各种空间操作和空间分析模型。例如将ARC/INFO的动态分

30、段技术应用于河流水质扩散模拟中,以及使用GIS的栅格分析技术动态直观地显示大气污染物扩散浓度三维分布图等。,EDSS系统概要设计原理和方法 2）模型库设计（2）EDSS模型库EDSS的模型库由基础模型库和用户模型库组成。基础模型库中的模型由ESS系统本身所提供,供全国各省、市的用户直接使用(或作为ESS系统的缺省模型),用户不能对它们进行删改。由于各省、市对所用模型需求和可利用的数据支持程度不同,EDSS希望能为用户提供一个开放的环境,使他们可向用户模型库增添感兴趣的模型。模型库中的模型包括两部分,即:模型体,即模型的程序部分(源代码文件或可执行文件)；模型描述(或模型字典)。模型库表在ARC

31、/INFO的INFO环境下建立。,EDSS系统概要设计原理和方法 3）接口和运行设计DSS系统的接口设计包括用户接口、内部接口和外部接口。用户接口为用户提供友好的图形界面和菜单驱动。通过用户接口,用户可进行各种选择(如功能、空间信息、模型、情景方案等)、输入(数据、参数等)和项目执行等决策支持操作。内部接口包括DSS各功能模块之间的接口,以及各功能模块与DSS数据层(空间数据库和专题数据库)之间的接口。内部接口的程序调用和数据传递等均在ARC/INFO下设计和开发。外部接口包括DSS系统与公共数据库之间的接口、DSS系统与计算机外设的接口。作为一个空间决策支持系统,以空间数据库为核心是一个非常

32、重要的设计思想；而实现空间数据库(作为DSS系统的内部数据层)和外部省级环境数据库的连接和调用,为环境决策提供有用的信息和支持,是这一重要设计思想的最终目的和现实意义之所在。因此,DSS系统与公共数据库外部接口的设计和开发是一个技术关键和重要贡献。它包括GIS(ARC/INFO)和RDBMS(Sybase)的物理和逻辑连接,以及空间数据层和外部属性数据库的直接互相调用等。,EDSS的软件需求与数据需求分析 1）EDSS的用户特点和需求分析 EDSS的最终用户是省级、市级环境保护部门的环境保护与经济发展的综合决策人员,他们是省级环保局的领导者,如局长、副局长和有关职能处的负责人等。这些人所关心的

33、问题不局限于某一个侧面,而是具有综合性特点,例如,环境问题与经济发展的关系,污染源和环境质量的关系,污染物排放、环境质量与国家和地方有关法规和标准的比较,区域性宏观污染控制策略,等等。他们具有丰富的环境管理经验,是EDSS的最直接用户。EDSS的另一类直接用户是专职或兼职系统管理员。他们负责信息系统的日常维护管理,包括基础数据的录入、修改、更新、系统和数据备份等工作。通过他们对计算机和DSS软件的操作,为决策人员提供所需的数据、信息和决策支持。,EDSS的软件需求与数据需求分析 环境管理工作系统由环境决策、监督执行及支持保证3个子系统组成,图 环境管理工作系统,EDSS的软件需求与数据需求分析

34、 省级、市级环境保护部门的决策内容主要包括4个方面,即环境政策、环境立法、环境标准和环境规划。（1）政策法规与标准职能部门拟定环境保护的具体政策、法规、细则、办法和地方性标准,针对所辖地区的主要环境问题,开展调查研究,提出对策和意见。（2）规划或计划职能部门组织制定环境保护发展的中长期规划和年度计划,参预审批城市总体规划,组织开展环境预测,参预研究和制定环境保护的长远战略。（3）开发监督职能部门实施建设项目环境管理,要求进行环境影响评价,编写环境影响报告书或填写环境影响报告表。,EDSS的系统功能需求分析1）DSS系统功能设计原则决策是为达到某一目的而在若干个可行方案中经过分析、比较、判断,从

35、中选择并赋予实施的过程。省级、市级环境EDSS应该能够支持省级环境保护部门有关决策的全过程,包括诊断预警、决策问题分析、决策问题求解和决策方案的实施管理等。根据省级、市级环境保护部门的主要职能和环境决策的特点,EDSS功能约束需要遵循下述原则:实用性、宏观性、通用性和先进性。,EDSS的系统功能需求分析（1）实用性系统真正解决决策者所关心的问题,并通过友好的用户界面和人-机交互过程,实现系统的辅助决策功能。（2）宏观性由于省级系统的地域特点,所提供的决策支持应是宏观层次的、具有战略意义性质的内容。（3）通用性系统应能提供各省带共性和具有一般规律的辅助决策支持,这种简单的系统构架将为未来各省开发

36、自己的较复杂的特殊应用提供开放环境。（4）先进性GIS是该系统开发的基本工具之一,它能对基础信息及分析、评价和规划结果进行图形显示和查询,同时GIS较强的空间分析能力可以增强DSS系统的功能。,EDSS的系统功能分析 在对省级、市级环保局的环境管理工作和所涉及的环境决策问题的调研分析的基础上,在EDSS系统分析中规定了如下5个功能:历年统计和监测资料分析、环境现状评价、环境影响评价以及污染物削减分配决策支持。（1）历年统计和监测资料分析利用各省丰富的环境统计和监测数据,从不同的空间范围角度(省、城市,或任一区域等)进行行业资源消耗和排污情况分析,重点污染源、重点污染城市或重点污染行业识别,环境

37、质量变化趋势分析,以及污染治理资金与效果分析等。（2）环境现状评价包括环境质量现状评价和工业污染源现状评价。基于公共数据库中的环境质量数据和污染源数据,从不同的空间范围角度(省、城市、流域,或任一区域等),应用模型方法对环境现状作总的观察分析,由此判断全省或某所选区域的主要环境问题。,EDSS的系统功能分析（3）环境影响评价提供2种类型的环境影响评价的初步的“快速评估”模式。即使用较简单通用的水质模拟模型和大气质量扩散模型进行:建设项目环境影响初步评价,包括建设项目基本情况和背景条件的分析,不同情景方案下(厂址、工艺和用水、污染控制、排污口等)建设项目水环境影响评价,以及不同情景方案下(厂址、

38、工艺和能耗、污染控制、烟囱高度等)建设项目大气环境影响评价等；区域环境影响初步评价,其目的是从宏观层次对区域水环境和大气环境进行预测和评价,比较不同的区域污染削减方案的环境影响,为区域环境污染物削减规划和策略提供依据,包括区域特征分析、不同方案下区域水环境影响评价和不同方案下区域大气环境影响评价等。,EDSS的系统功能分析（4）污染物削减分配决策支持应用情景分析方法和线性规划模型,从宏观层次对全省及所选区域范围内不同行业和不同城市的环境污染物削减进行优化计算,并对优化结果进行环境评价和经济分析,以提供决策支持,包括水污染物削减分配决策支持和大气污染物削减分配决策支持等。（5）环境与经济持续发展

39、决策支持应用情景分析和优化规划相结合的方法,来分析全省和所选区域的经济发展速度、工业布局、产业结构的改变与调整对环境造成的影响,以及为防止环境污染和破坏所采取的措施,由此提供环境与经济持续发展的决策支持,EDSS的数据需求分析 明确了EDSS模块的功能后,需要对实现系统各部分功能所需的数据进行逻辑描述,并对数据来源、约定、数据类型、范围等进行说明。EDSS模块数据的逻辑描述 EDSS系统是基于GIS开发的决策支持软件系统,其所需的数据主要分为空间数据和属性数据两大类。空间数据是描述环境背景及各种空间位置的一类数据,DSS系统所需的空间数据主要包括地形图和污染源、环境质量监测点、环境功能区等专题

40、图；而属性信息是描述“环境-社会-经济”系统中有关实体的属性和特征的。EDSS所用的属性数据由公用数据库获得,按其功能需求主要分为环境背景、污染源(环境统计基层报表数据)、环境质量、环境统计汇总、建设项目、环境功能区、环境标准、污染物削减分配备选方案等类数据。EDSS 各功能模块所需的数据见表2.1。,图 EDSS六大类功能分解图,决策与决策方法？,决策问题的基本模式和常见类型,决策问题的基本模式为：Ai决策者的第i种策略或第i种方案，属于决策变量，是决策者的可控因素；j决策者和决策对象（决策问题）所处的第j种环境条件或第j种自然状态，属于状态变量，是决策者不可控制的因素；Wij决策者在第j种

41、状态下选择第i种方案的结果，是决策问题的价值函数值，一般叫益损值、效用值。,决策问题常见类型：,四种常见类型：确定型决策、风险型决策、不确定型决策、对抗型决策,决策方法,即进行决策的手段。决策行为的产生可以追溯至远古，但对决策方法的研究历史并不长。古代的决策主要依靠个人习惯和个人经验。20世纪初出现了决策方法数学化的萌芽。第二次世界大战以后，决策方法逐渐向现代化方向发展。现代最常用的决策方法有：（1）经验判断法。属于定性分析方法。凭决策者经验、智慧，运用正确的思维方法，对已掌握的情报、信息和对未来有根据的综合分析判断，直接选取某一最佳方案。这种方法容易犯经验主义的错误。（2）逻辑推理法。运用事

42、实去证实大前提、小前提的正确性，然后推理得出逻辑结论。这是一种科学的思维方法，决策中常常用到。（3）数学分析法。它是研究和解决决策中数量关系的一种科学方法，主要是运用数学方法定量化地对决策问题进行分析，以求得最佳方案。（4）实验与模拟方法。决策方案拟定后，通过小范围内的实施，以有形的结果，考察方案的实际效果。（5）智囊技术。就是充分发挥专家、学者的作用，让他们参与决策，以保证决策的科学性和正确性。,决策模型,为 管理决策而建立的模型，即为辅助决策而研制的数学模型。随着运筹学的发展，出现了诸如线性规则、动态规则、对策论、排队论、存贷模型、调度模型等有效的决 策分析方法。它们均由计算机予以实现，成

43、为实用的决策手段，即决策方法数学化和模型化。故对较重复性的，如例行的管理决策，可利用数学模型来编写程序，用 计算机实现自动化，以提高效率。但对较大量存在的非结构化问题的求解和管理决策，就不是数学模型所能解决的，而必须考虑人在决策中的重要作用。这涉及到心 理学、社会心理学和行为科学。故建立数学模型只是决策科学发展过程中的一种方法.,定量决策分析方法,早期的决策分析推荐经验科学的研究方法，把观测、实验、对比、抽样、案例、访谈、调查等方法，作为主要方法。20世纪40年代以后，开始引入运筹学，控制论，系统工程、系统分析、损益分析，计算机模拟等定量分析方法辅助决策。定量决策分析：借助于经济学，数学，计算

44、机科学、统计学，概率论以及帮助决策的决策理论来进行逻辑分析和推论。,定量分析方法的分类,1、克朗依据决策类型的不同把定量分析技术分为两类：确定型的分析技术和随机型的分析技术。2、SS那格尔和M。K。米尔斯把系统分析方法分为：数学最优化方法，计量经济学方法，准实验方法，行为过程方法，多元标准决策方法等。3、教科书的分类方法。谭跃进主编的定量分析方法一书中的分类方法。分为：社会调查与统计分析方法、预测分析方法，投入产出分析法，层次分析法，最优化方法，对策与决策方法，管理系统模拟方法，网络计划方法。,不同定量方法的大概描述,1、社会调查方法是收集，处理和研究社会信息的基本方法。通过这个方法人们可以认

45、识到社会现象和社会问题。有普遍调查，典型调查，重点调查，抽样调查和个案调查。2、统计分析方法指主要运用于抽样调查方法中，包括两方面的内容：统计描述和统计推论。统计描述可分为单变量统计描述和多变量统计描述。统计推论方法是概率分析法。3、预测分析方法可分为定量分析法和定性分析法。定量分析法中又可分为时间序列法和因果关系分析法。,4、投入产出分析法。就是对一个系统中的生产与消耗的依存关系进行综合考察和数量分析。5、指标评价方法。由于决策问题十分复杂，涉及到多方群体的利益，因而在评价时有两个问题，指标难以数量化，不同方案难以取舍。所以先要评价指标数量化，方法有：专家打分法，两两比较法等。接着综合评价指

46、标采用：加权平均法，功效系数法等。6、层次分析法简称AHP，是萨泰教授开发的一种综合定量与定性分析，模拟人的决策思维过程，以解决多因素复杂系统，特别是难以描述的社会系统的分析方法。AHP适用于多目标，多准则的复杂的公共问题。,7、最优化方法也称做运筹学方法，主要运用数学方法研究各种系统的优化途径及方案，为决策者提供科学决策的依据。最优化方法的目的在于针对所研究的系统求得一个合理运用人力物力和财力的最佳方案，发挥和提高系统的效能和效益，最终达到系统的最优目标。最优化方法研究和解决问题的核心是正确建立和使用模型。,单目标决策分析模型（风险决策分析、竞争型决策分析、序贯决策分析、不确定型决策分析、贝

47、叶斯决策分析、马尔可夫决策分析、自适应决策分析等）多指标决策分析模型（层次分析法、分层序列分析法、理想点分析法、效用函数分析法、优劣系数分析法），模糊决策分析以及现代管理决策问题（如，价格决策、存货决策、投资决策问题）,风险型决策分析,人们得不到充分可靠的有关未来环境的信息。但知道未来环境有几种可能的状态和相应后果，可以观测每种状态和后果出现的概率。在这种情况下的决策就是风险型决策。,风险型决策分析的基本方法,1期望值法 2决策树法 3多级决策树,多准则决策,当今我们所处的社会、技术和经济环境发生了巨大的变化。因此在更多的情况下，我们不得不放弃这个念头-用单个目标进行决策。我们总是关于“多个准

48、则（目标/属性）”对事物进行比较、排列和排序。仅在非常简单的、明确的或日常情况下，我们才认为“单一的选择准则”令人满意。多准则决策问题（MCDM）广义上可分为两类：多属性决策（MADM）和多目标决策（MODM）。在实际中，这种分类非常符合问题求解的两个方面：多属性决策用于选择（评价），多目标决策用于设计。这种分类得到了多数学者的认可。MADM 问题的研究可追溯到1957年，当时Churchman等人首次用简单加权和法处理了企业投资方针的选择问题。至今不过40年的历史，其理论、方法与应用研究有待加强。尽管这门学科比较年轻，但在实际中越来越体现出它的重要应用价值（如用于商品选择，设施 选址，人/人

49、事选择，项目选择，公共设施选择等）。这就促使我们进一步研究它。,多准则决策分析(Multi-Criteria Decision Analysis),多准则决策分析是一套用于辅助决策人员从一系列决策方案中选择最佳方案的技术多准则决策分析的过程制定决策的目标(objectives)选择评价决策方案(alternatives)的准则(criteria)确定评价准则的权重对决策方案进行评价和排序,选择最佳方案在资源管理,城市与区域规划中有广泛应用水资源规划,交通规划,政策评价,资源开发和环境规划项目的选取,土地利用选址,污水处理场的选址等等常用的多准则决策分析技术Analytical Hierarch

50、y Process(AHP),Multi-Attribute Utility Model,ELECTRE,Ideal Point,AHP决策分析方法,二、AHP决策分析方法的基本过程,AHP决策分析方法的基本过程，大体可以分为如下六个基本步骤：,（一）明确问题。即弄清问题的范围，所包含的因素，各因素之间的关系等，以便尽量掌握充分的信息。,（二）建立层次结构模型。,（三）构造判断矩阵。,（四）层次单排序。,（五）层次总排序。,（六）一致性检验。,AHP决策分析法层次结构示意图,计算方法,通过前面的介绍，我们知道，在AHP决策分析方法中，最根本的计算任务是求解判断矩阵的最大特征根 及其所对应的特征