山西省“數(shù)字生態(tài)”建設(shè)構(gòu)想

井美娟 ,賈寧鳳 ,王曉軍 ,趙慶玲

(1.山西大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院,山西 太原 030006;2.山西大學(xué)經(jīng)濟(jì)與工商管理學(xué)院,山西 太原 030006)

由于生態(tài)環(huán)境的逐漸惡化,生態(tài)建設(shè)已成為一項(xiàng)綜合性系統(tǒng)工程,規(guī)劃、管理、組織、實(shí)施等各個(gè)環(huán)節(jié)都極為繁雜。因此,解決技術(shù)手段和管理模式的瓶頸問(wèn)題就顯得尤為緊迫和必要?！皵?shù)字生態(tài)”建設(shè)為生態(tài)建設(shè)提供了新的思路和方法,為實(shí)現(xiàn)山西省生態(tài)建設(shè)規(guī)范化、管理現(xiàn)代化、監(jiān)測(cè)信息化和決策科學(xué)化提供了科學(xué)保障。

1 構(gòu)建“數(shù)字生態(tài)”的必要性

山西省生態(tài)建設(shè)底子薄、欠賬多、任務(wù)繁重,重復(fù)建設(shè)、監(jiān)管不力等困難一直制約和影響著我省生態(tài)建設(shè)的跨躍式發(fā)展。因此,針對(duì)山西省省情,以“數(shù)字生態(tài)”為平臺(tái),實(shí)現(xiàn)生態(tài)建設(shè)管理、監(jiān)測(cè)和決策一體化,對(duì)我省今后生態(tài)建設(shè)具有重要意義。

“數(shù)字生態(tài)”是以數(shù)字化地理信息為基礎(chǔ)平臺(tái),數(shù)字化現(xiàn)有的生態(tài)數(shù)據(jù)為依托,采用遙感(RS)、全球定位系統(tǒng)(GPS)、地理信息系統(tǒng) (GIS)、計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù),構(gòu)建生態(tài)建設(shè)數(shù)字化平臺(tái),形成信息整合—采集—處理—輸出全程數(shù)字化的生態(tài)建設(shè)空間決策支持系統(tǒng),用于支持我省生態(tài)建設(shè)的評(píng)價(jià)、規(guī)劃、決策與管理,同時(shí)為社會(huì)公眾提供相關(guān)信息服務(wù),使我省今后的生態(tài)建設(shè)再上一個(gè)新臺(tái)階。

2 “數(shù)字生態(tài)”建設(shè)基礎(chǔ)

2.1 基礎(chǔ)信息平臺(tái)和數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)

綜合運(yùn)用 RS,GIS,GPS和網(wǎng)絡(luò)等信息技術(shù)將區(qū)域內(nèi)各種信息進(jìn)行數(shù)字化采集和存儲(chǔ),分別建立各類信息的空間數(shù)據(jù)庫(kù)和對(duì)應(yīng)的屬性數(shù)據(jù)庫(kù),構(gòu)建一個(gè)基于 GIS的“數(shù)字生態(tài)”基礎(chǔ)信息框架或平臺(tái)。近年來(lái),測(cè)繪部門相繼建成了全省 1∶250 000地形地名數(shù)據(jù)庫(kù)和覆蓋全省的 1∶50 000數(shù)據(jù)庫(kù),完成了1∶10 000的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的采集、處理、加工和建庫(kù)工作。這些工作的完成為各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)決策重大工程建設(shè)、資源開(kāi)發(fā)利用、災(zāi)害防治搶險(xiǎn)等工作,提供了動(dòng)態(tài)化、系統(tǒng)化、精準(zhǔn)化的地理信息保障。

2.2 現(xiàn)有生態(tài)數(shù)據(jù)集成庫(kù)

2.2.1 生態(tài)建設(shè)已有的相關(guān)體系

山西省已有的與生態(tài)建設(shè)相關(guān)的體系包括 4個(gè)國(guó)家生態(tài)定位站、森林資源連續(xù)清查體系(一類清查)、森林資源規(guī)劃設(shè)計(jì)調(diào)查(二類調(diào)查 )、國(guó)營(yíng)林場(chǎng)森林經(jīng)營(yíng)方案、災(zāi)害預(yù)警機(jī)制(森林防火建設(shè)系統(tǒng)、森林公安建設(shè)系統(tǒng)和有害生物監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng))?，F(xiàn)各個(gè)體系獲得的數(shù)據(jù)數(shù)字化程度不同,采用的技術(shù)不統(tǒng)一,無(wú)法形成一個(gè)統(tǒng)一平臺(tái)。當(dāng)務(wù)之急是建立一套統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),逐步完善各個(gè)體系。

2.2.2 各部門已形成的數(shù)字化平臺(tái)

近年來(lái),我省各部門數(shù)字化發(fā)展已初見(jiàn)成效。林業(yè)方面,2005年建成了與國(guó)家林業(yè)局、省政府、各市地林業(yè)局及省直國(guó)有林管理局連接的林業(yè)廣域網(wǎng),逐步實(shí)現(xiàn)數(shù)字化和信息化;水土保持方面,建立了黃河流域水土保持監(jiān)測(cè)系統(tǒng),并利用“3S”技術(shù),構(gòu)建了水土保持專業(yè)模型和應(yīng)用系統(tǒng);環(huán)保方面,2009年10月完成了數(shù)字環(huán)保系統(tǒng)整體建設(shè)的初步構(gòu)架?，F(xiàn)存的問(wèn)題是部門之間各自為政,數(shù)字化平臺(tái)不完整,且發(fā)展不一致。

3 “數(shù)字生態(tài)”系統(tǒng)建設(shè)構(gòu)想

山西省“數(shù)字生態(tài)”建設(shè),就是要在與生態(tài)建設(shè)相關(guān)的各行業(yè)分散的數(shù)字化建設(shè)基礎(chǔ)上,應(yīng)用“3S”技術(shù),對(duì)現(xiàn)有的生態(tài)建設(shè)平臺(tái),通過(guò)數(shù)字化進(jìn)行有效整合和合理構(gòu)建,改變各自為政、標(biāo)準(zhǔn)不一、重復(fù)建設(shè)的狀況,加快建立全省生態(tài)建設(shè)信息資源共建、共享機(jī)制,構(gòu)建我省生態(tài)環(huán)境建設(shè)的空間決策支持系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)生態(tài)建設(shè)全程數(shù)字化,支持生態(tài)建設(shè)的跨躍式發(fā)展 ,如圖1。

3.1 整合現(xiàn)有數(shù)字化平臺(tái)

圖1 山西省“數(shù)字生態(tài)”建設(shè)構(gòu)想框架

整合現(xiàn)有數(shù)字化平臺(tái),首先要把全省各部門生態(tài)建設(shè)中已有的各種信息整合進(jìn)來(lái)?，F(xiàn)需開(kāi)發(fā)專門的數(shù)據(jù)庫(kù)格式轉(zhuǎn)換接口軟件,將不同格式的數(shù)據(jù)庫(kù)轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)格式,并研制相應(yīng)的信息綜合管理、分析系統(tǒng),在相關(guān)軟件技術(shù)的支持下,通過(guò)自建、部分自建、聯(lián)合共建、購(gòu)置等多種方式,為生態(tài)建設(shè)提供多種信息服務(wù),實(shí)現(xiàn)多種類型數(shù)據(jù)庫(kù)的集成管理和服務(wù)。

3.2 集成現(xiàn)有生態(tài)數(shù)據(jù)源

國(guó)家生態(tài)定位站、森林資源連續(xù)清查、森林資源規(guī)劃設(shè)計(jì)調(diào)查、國(guó)營(yíng)林場(chǎng)森林經(jīng)營(yíng)方案、災(zāi)害預(yù)警機(jī)制共同構(gòu)成了山西省生態(tài)建設(shè)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。為增強(qiáng)山西省生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測(cè)能力,建議省政府采取必要的行政手段,將分散于政府部門、科研機(jī)構(gòu)和高校的監(jiān)測(cè)資源,通過(guò)組織協(xié)調(diào)和制度建設(shè)予以有效整合,建立一個(gè)綜合性部門作為統(tǒng)一的監(jiān)測(cè)和管理中心。按照國(guó)家規(guī)范和實(shí)際需要,制定統(tǒng)一的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和方法,組建統(tǒng)一的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)、管理、評(píng)價(jià)體系,并建立專家組,負(fù)責(zé)中心監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)科學(xué)性、合理性的審核把關(guān),為科學(xué)決策提供有力支持。

3.3 構(gòu)建生態(tài)建設(shè)數(shù)字化平臺(tái)

構(gòu)建數(shù)字化平臺(tái),需要綜合運(yùn)用“3S”,計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)等技術(shù),將區(qū)域內(nèi)森林、水資源、土地資源以及各項(xiàng)生態(tài)工程、荒漠化治理等相關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行數(shù)字化采集和存儲(chǔ),運(yùn)用空間分析手段對(duì)空間數(shù)據(jù)處理變換,通過(guò)相應(yīng)的管理和分析系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)各體系不同信息之間的集成、融合和交流,用于支持我省生態(tài)建設(shè)的評(píng)價(jià)、規(guī)劃、監(jiān)測(cè)、決策與管理。

目前,山西省生態(tài)建設(shè)在技術(shù)層面上已不存在障礙,基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)也日趨完善,加之相應(yīng)軟件的逐步開(kāi)發(fā)和應(yīng)用,建立一個(gè)基于“3S”和信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的生態(tài)建設(shè)數(shù)字化平臺(tái)是可行的?，F(xiàn)需組織有關(guān)行業(yè)部門以及高校和研究機(jī)構(gòu),建立一套符合山西省特點(diǎn)的、操作性強(qiáng)的指標(biāo)體系和方法,統(tǒng)一規(guī)劃和完善各種監(jiān)測(cè)、管理、評(píng)價(jià)的技術(shù)路線和要求,構(gòu)建適合山西省生態(tài)環(huán)境建設(shè)的數(shù)字化平臺(tái),為“數(shù)字生態(tài)”建設(shè)的管理、監(jiān)測(cè)與決策提供統(tǒng)一的信息源、服務(wù)平臺(tái)和支持系統(tǒng)。

構(gòu)想中的數(shù)字化平臺(tái)具有以下特征:

3.3.1 層次性

國(guó)家生態(tài)定位站提供生態(tài)類型典型的“點(diǎn)”數(shù)據(jù);一類清查獲得的是全省范圍控制的數(shù)據(jù);二類調(diào)查主要用于評(píng)價(jià)具體經(jīng)營(yíng)單位的森林資源經(jīng)營(yíng)、管理狀況;國(guó)營(yíng)林場(chǎng)經(jīng)營(yíng)方案體現(xiàn)的是特定區(qū)域內(nèi)森林經(jīng)營(yíng)水平;災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)所涉及的是森林的“三防”。各層面的數(shù)據(jù)可互相補(bǔ)充,全方位反映我省生態(tài)建設(shè)現(xiàn)狀。

3.3.2 規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化

該平臺(tái)提供了國(guó)家—省—個(gè)別區(qū)域 3個(gè)層面的數(shù)據(jù),具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口、統(tǒng)一的監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),既滿足全國(guó)生態(tài)建設(shè)的規(guī)范和要求,又適合我省生態(tài)建設(shè)的規(guī)劃和標(biāo)準(zhǔn)。

3.3.3 兼容性

構(gòu)想中的數(shù)字化平臺(tái)有強(qiáng)大的兼容性,通過(guò)統(tǒng)一的接口軟件將系統(tǒng)中存儲(chǔ)的不同來(lái)源、不同層面、不同屬性的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理、應(yīng)用,可實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)不同信息的交流和共享。

4 生態(tài)建設(shè)空間決策支持系統(tǒng)

構(gòu)想中的“數(shù)字生態(tài)”空間決策支持系統(tǒng)涉及林業(yè)、環(huán)保、農(nóng)業(yè)等諸多領(lǐng)域,本系統(tǒng)擬采用“3S”技術(shù)與信息管理技術(shù),依靠計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái),形成一個(gè)集評(píng)價(jià)、監(jiān)測(cè)、規(guī)劃、決策、管理為一體的操作平臺(tái),實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè),對(duì)各項(xiàng)損失進(jìn)行評(píng)估,實(shí)現(xiàn)客觀、合理的指揮決策。該系統(tǒng)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在數(shù)據(jù)管理、生態(tài)建設(shè)評(píng)估、規(guī)劃支撐、決策支持、工程監(jiān)測(cè)等方面。

4.1 數(shù)據(jù)管理

以基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ),建立生態(tài)管理GIS系統(tǒng),采用空間數(shù)據(jù)庫(kù)方法實(shí)現(xiàn)對(duì)各種數(shù)據(jù)統(tǒng)一獲取、建庫(kù)、更新,采用地理編碼技術(shù)實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)和非空間數(shù)據(jù)的集成、融合,并對(duì)所得成果進(jìn)行有效的管理。

4.2 生態(tài)建設(shè)評(píng)估

在評(píng)估過(guò)程中,系統(tǒng)提供靈活的數(shù)據(jù)挖掘分析機(jī)制,幫助評(píng)估人員調(diào)用不同因子及數(shù)據(jù)進(jìn)行現(xiàn)狀評(píng)價(jià)和潛力分析,全面獲取研究區(qū)域的現(xiàn)狀資源與環(huán)境信息,從不同角度對(duì)區(qū)域進(jìn)行充分的研究和分析。

4.3 規(guī)劃支撐

對(duì)于重大問(wèn)題和未來(lái)發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃,系統(tǒng)利用可行的規(guī)劃支持軟件提供多種可能性的分析,進(jìn)行比較、討論和溝通,最終達(dá)到輔助決策的目的。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、空間分析技術(shù)、地理學(xué)、系統(tǒng)工程技術(shù)等學(xué)科的發(fā)展,規(guī)劃支撐功能將得到進(jìn)一步的完善和應(yīng)用。

4.4 決策支持

在數(shù)據(jù)庫(kù)、模型庫(kù)和知識(shí)庫(kù)的支持下,空間決策支持系統(tǒng)提供規(guī)劃方案和各種綜合分析模型,可方便準(zhǔn)確地進(jìn)行規(guī)劃方案的制定、比較,并提供輔助分析和評(píng)估,對(duì)生態(tài)建設(shè)的各種關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè),結(jié)合專家經(jīng)驗(yàn),提出適宜的決策方案。

4.5 工程監(jiān)測(cè)

采用全面調(diào)查與重點(diǎn)監(jiān)測(cè)相結(jié)合,定期調(diào)查和動(dòng)態(tài)觀測(cè)相結(jié)合,調(diào)查、觀測(cè)與巡查相結(jié)合的監(jiān)測(cè)方法,對(duì)區(qū)域內(nèi)綜合治理進(jìn)度、質(zhì)量、效益進(jìn)行評(píng)價(jià),借助地面定點(diǎn)監(jiān)測(cè)、專項(xiàng)試驗(yàn)、調(diào)查統(tǒng)計(jì)、跟蹤監(jiān)測(cè)和“3S”技術(shù)等方法獲取監(jiān)測(cè)信息資料。

5 保障體系建設(shè)

5.1 政策與制度保障

山西省應(yīng)制定與“數(shù)字生態(tài)”建設(shè)相關(guān)的政策,運(yùn)用行政、經(jīng)濟(jì)、法律相結(jié)合的手段,切實(shí)加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)有生態(tài)資源的保護(hù)和管理,使生態(tài)建設(shè)工作有法可依、有章可循;制定“數(shù)字生態(tài)”實(shí)施辦法和相關(guān)制度,建立監(jiān)督協(xié)調(diào)機(jī)制,以負(fù)責(zé)重大項(xiàng)目的組織協(xié)調(diào)、方案論證等工作。

5.2 技術(shù)保障

“數(shù)字生態(tài)”的構(gòu)建主要依靠“3S”技術(shù)和生態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)方法?，F(xiàn)將“3S”技術(shù)和生態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)相結(jié)合,制定一套統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),促使以定性描述為主向定量分析為主的過(guò)渡,并且對(duì)各種生態(tài)類型監(jiān)測(cè)的技術(shù)路線和要求有一個(gè)統(tǒng)一的規(guī)劃,建設(shè)點(diǎn)、線、面相結(jié)合的時(shí)空監(jiān)測(cè)體系,真正做到信息資源互通共享。

5.3 機(jī)構(gòu)和人員保障

“數(shù)字生態(tài)”建設(shè),不僅需要政府部門的重視,財(cái)政部門的支持,更需要行業(yè)部門的努力。現(xiàn)需要針對(duì)實(shí)際需要,轉(zhuǎn)變觀念,建立一個(gè)綜合管理機(jī)構(gòu),集中精力、加大力度搞好部門之間的管理與協(xié)調(diào)。

6 結(jié)語(yǔ)

“數(shù)字生態(tài)”建設(shè)是一項(xiàng)長(zhǎng)期的戰(zhàn)略任務(wù),不但需要政府部門、科研機(jī)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)部門等各行業(yè)部門的共同努力,還需要相應(yīng)的技術(shù)支撐與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的制約、宏觀管理與政策法規(guī)的保障以及復(fù)合型人才的參與。山西省應(yīng)充分利用現(xiàn)有的基礎(chǔ)和優(yōu)勢(shì),實(shí)施“數(shù)字生態(tài)”建設(shè),合理利用資源,加強(qiáng)環(huán)境保護(hù),全面推動(dòng)山西經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

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