生物多樣性評(píng)估政策工具集成平臺(tái)研究

童文君，于丹丹，樂(lè)志芳，曹銘昌，徐海根

(生態(tài)環(huán)境部南京環(huán)境科學(xué)研究所，江蘇 南京 210042)

生物多樣性是地球上所有生物及其所處環(huán)境的生態(tài)復(fù)合體[1]，由于全球生物多樣性嚴(yán)重喪失，生物多樣性保護(hù)受到國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注[2-3]。評(píng)估生物多樣性現(xiàn)狀、識(shí)別其受威脅因素、模擬并預(yù)測(cè)生物多樣性未來(lái)趨勢(shì)是生物多樣性保護(hù)的基礎(chǔ)，可為人類加深對(duì)生物多樣性的了解、制定生物多樣性保護(hù)政策提供重要的科學(xué)依據(jù)，對(duì)全球生物多樣性保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)具有重要意義[4-5]。

《生物多樣性公約》認(rèn)為生物多樣性指標(biāo)是概括復(fù)雜環(huán)境問(wèn)題、表征生物多樣性總體狀態(tài)和趨勢(shì)的信息工具，而采用多種指標(biāo)構(gòu)建生物多樣性評(píng)估指標(biāo)體系是開展生物多樣性評(píng)估的主要方法[6-8]。2020年9月15日，聯(lián)合國(guó)《生物多樣性公約》秘書處發(fā)布第5版《全球生物多樣性展望》(GBO-5)，就2020年全球生物多樣性目標(biāo)(以下簡(jiǎn)稱“愛(ài)知目標(biāo)”)完成情況和所取得進(jìn)展發(fā)布最終報(bào)告，報(bào)告總結(jié)認(rèn)為，全球部分實(shí)現(xiàn)了20個(gè)綱要目標(biāo)中的6個(gè)目標(biāo)，沒(méi)有1個(gè)目標(biāo)完全實(shí)現(xiàn)[9-10]。究其原因，科學(xué)技術(shù)對(duì)政策的支持不夠是全球生物多樣性保護(hù)未達(dá)標(biāo)的主要因素之一[11]。

近年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)外有關(guān)政策工具的研究興起，對(duì)政策工具的分析應(yīng)用逐漸增多[12-13]。作為生物多樣性領(lǐng)域首個(gè)政府間、多學(xué)科、跨領(lǐng)域的綜合性科學(xué)政策平臺(tái)，聯(lián)合國(guó)生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)政府間科學(xué)-政策平臺(tái)(Intergovernmental Science-Policy Platform on Biodiversity and Ecosystem Services,IPBES)通過(guò)確定與政策有關(guān)的工具和方法，支持政策的制定和執(zhí)行，從而加強(qiáng)生物多樣性保護(hù)，實(shí)現(xiàn)人類福祉和可持續(xù)發(fā)展，對(duì)全球生物多樣性保護(hù)產(chǎn)生重要影響[14]。2019年5月，IPBES發(fā)布《全球生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)估報(bào)告》，對(duì)國(guó)內(nèi)外已有的政策工具和方法進(jìn)行了總結(jié)，將相關(guān)的技術(shù)方法劃分為7個(gè)系列的政策支持工具和方法組合，并指出政府、科學(xué)和教育組織以及私營(yíng)部門等決策者需要采取創(chuàng)新的治理方法，通過(guò)遏制造成自然惡化的潛在間接驅(qū)動(dòng)因素來(lái)實(shí)現(xiàn)變革性改變[15]。

我國(guó)作為發(fā)展中大國(guó)，從20世紀(jì)90年代與國(guó)外同步開始生物多樣性評(píng)價(jià)指標(biāo)的探討，目前主要采用驅(qū)動(dòng)力(driving forces)-壓力(pressures)-狀態(tài)(state)-影響(impact)-響應(yīng)(responses)模型(DPSIR)的綜合評(píng)分法開展生物多樣性評(píng)估[16]?；谶@一方法，我國(guó)的生物多樣性評(píng)估仍存在評(píng)估指標(biāo)體系不夠完善、與生物多樣性保護(hù)政策決策聯(lián)系不夠緊密、體現(xiàn)功能的指標(biāo)比較缺乏等問(wèn)題[17]。該研究針對(duì)當(dāng)前我國(guó)生物多樣性保護(hù)目標(biāo)設(shè)計(jì)存在的科學(xué)性系統(tǒng)性不夠、與政策決策聯(lián)系不緊、可達(dá)性難以評(píng)估等難題，通過(guò)利用IPBES平臺(tái)已有的政策工具和方法，在分析生物多樣性評(píng)估與政策制定相互關(guān)系的基礎(chǔ)上，研發(fā)了可將各層次生物多樣性保護(hù)目標(biāo)納入?yún)^(qū)域和行業(yè)發(fā)展規(guī)劃與決策制定中的有效政策工具平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了生物多樣性評(píng)估指標(biāo)體系管理、政策設(shè)計(jì)、政策進(jìn)展評(píng)估以及評(píng)估結(jié)果輸出等核心功能。筆者選擇江蘇省為案例區(qū)開展研究，以期為地方生物多樣性保護(hù)工作提供科技支撐。

1 平臺(tái)總體設(shè)計(jì)

1.1 平臺(tái)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

平臺(tái)使用模塊化設(shè)計(jì)方式，利用B/S系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)，采用標(biāo)準(zhǔn)的軟件開發(fā)流程和數(shù)據(jù)可視化等信息技術(shù)手段，展示國(guó)內(nèi)外生物多樣性相關(guān)政策工具原理和內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)生物多樣性評(píng)估指標(biāo)體系管理、政策設(shè)計(jì)、政策進(jìn)展評(píng)估與評(píng)估結(jié)果輸出等核心功能。平臺(tái)總體架構(gòu)由下至上分為基礎(chǔ)層、數(shù)據(jù)層、平臺(tái)層和展示層(圖1)。

基礎(chǔ)層主要包括各子系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)部署硬件、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)安全，例如操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)軟件、中間件以及服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境等。

數(shù)據(jù)層通過(guò)收集用戶上傳的指標(biāo)體系數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)質(zhì)檢后，根據(jù)數(shù)據(jù)類型進(jìn)行分析歸類，并按數(shù)據(jù)來(lái)源與分類進(jìn)行組織和處理，形成生物多樣性評(píng)估政策工具集成平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)。

平臺(tái)層是核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)模塊，對(duì)提供的功能和業(yè)務(wù)起基本管理功能，支持B/S軟件架構(gòu)，應(yīng)用功能支持嵌入式組件的緊耦合方式，為整個(gè)系統(tǒng)提供核心功能服務(wù)。

展示層通過(guò)平臺(tái)層提供的數(shù)據(jù)服務(wù)和功能服務(wù)，構(gòu)建生物多樣性評(píng)估政策工具集成平臺(tái)，建立政策介紹、政策設(shè)計(jì)、政策進(jìn)展、政策效果等模塊。平臺(tái)的下層為上層提供功能服務(wù)和信息支撐，也通過(guò)上層進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集與可視化展示，各層邏輯分離又同為一個(gè)整體。

1.2 平臺(tái)總體功能設(shè)計(jì)

針對(duì)生物多樣性評(píng)估政策工具平臺(tái)建設(shè)目標(biāo)和開發(fā)需求，該平臺(tái)總體功能結(jié)構(gòu)分為政策介紹、政策設(shè)計(jì)、政策進(jìn)展和政策效果4個(gè)子系統(tǒng)。其中政策介紹包含政策原理介紹和政策工具介紹子功能；政策設(shè)計(jì)包含指標(biāo)配置、政策設(shè)計(jì)和政策投票子功能；政策進(jìn)展包含愛(ài)知目標(biāo)進(jìn)展評(píng)估和《中國(guó)生物多樣性保護(hù)戰(zhàn)略與行動(dòng)計(jì)劃(2011—2030年)》(NBSAP)進(jìn)展評(píng)估子功能；政策效果包含指標(biāo)體系、成效評(píng)估和綜合統(tǒng)計(jì)子功能(圖2)。

1.3 系統(tǒng)開發(fā)與運(yùn)行環(huán)境

根據(jù)生物多樣性評(píng)估政策工具開發(fā)的技術(shù)要求和軟件技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，系統(tǒng)開發(fā)采用模塊集成的方式，設(shè)有完備的系統(tǒng)內(nèi)外部接口，便于組件化的系統(tǒng)實(shí)施，也便于各子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換和功能互聯(lián)?；跀?shù)據(jù)可視化技術(shù)，采用主流技術(shù)路線，系統(tǒng)整體采用基于SOA的架構(gòu)方式，系統(tǒng)開發(fā)采用基于B/S的架構(gòu)，使用Java語(yǔ)言，開發(fā)工具選擇Intellij IDEA，數(shù)據(jù)庫(kù)采用MySQL 5.7，系統(tǒng)能夠部署在Windows、Unix、Linux等主流操作系統(tǒng)平臺(tái)上。系統(tǒng)通過(guò)瀏覽器進(jìn)行訪問(wèn)，支持Chrome瀏覽器55.0、360極速瀏覽器8.7、Microsoft Edge瀏覽器79.0、Firefox瀏覽器44.0及以上版本，建議使用最新版本的瀏覽器，建議顯示器最低分辨率為1 366×768。

2 平臺(tái)總體介紹

2.1 政策介紹子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)作為平臺(tái)首頁(yè)，設(shè)計(jì)界面友好，通過(guò)圖文并茂的方式展示國(guó)內(nèi)外生物多樣性評(píng)估政策工具信息，內(nèi)容涵蓋政策周期簡(jiǎn)介、政策工具與方法信息、IPBES平臺(tái)的政策工具和方法介紹以及其他相關(guān)政策工具等，主要以輪播圖的方式展示并支持左右翻頁(yè)(圖3)。

在首頁(yè)下半部分，主要展示相關(guān)政策工具，包括mDSS決策支持系統(tǒng)、基于Web的場(chǎng)景工具箱、CBA成本效益分析等。將鼠標(biāo)懸停在政策工具圖片上方,會(huì)出現(xiàn)“查看詳情”按鈕，點(diǎn)擊按鈕會(huì)進(jìn)入查看政策工具詳情頁(yè)面。該子系統(tǒng)便于用戶在使用時(shí)查閱國(guó)內(nèi)外政策工具相關(guān)內(nèi)容，及時(shí)獲取國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的生物多樣性評(píng)估政策工具資料。

2.2 政策設(shè)計(jì)子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能主要包括指標(biāo)體系維護(hù)和政策設(shè)計(jì)，分為模型簡(jiǎn)介、指標(biāo)配置、政策設(shè)計(jì)和政策投票4大模塊(圖4)。政策設(shè)計(jì)工具分為3個(gè)階段，包括概念階段、設(shè)計(jì)階段和選擇階段。其中概念階段主要是利用DPSIR來(lái)概念化和結(jié)構(gòu)化決策環(huán)境，從決策者的角度來(lái)識(shí)別和描述環(huán)境問(wèn)題，并將不同格式的社會(huì)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境信息以指標(biāo)集的形式存儲(chǔ)；設(shè)計(jì)階段包括政策選項(xiàng)定義和模擬，在該階段，不同類型的模型將通過(guò)一個(gè)公用的接口執(zhí)行，以此來(lái)獲取模型結(jié)果，所有的結(jié)果數(shù)據(jù)以分析矩陣的形式展現(xiàn)，這些結(jié)果數(shù)據(jù)可以展示不同政策選項(xiàng)的優(yōu)劣；選擇階段是利用多目標(biāo)決策分析模型，根據(jù)解決問(wèn)題的貢獻(xiàn)度來(lái)判斷最終的政策選項(xiàng)結(jié)果，從而預(yù)判政策制定是否符合需求。

其中，指標(biāo)配置模塊包含指標(biāo)尺度、指標(biāo)角色、指標(biāo)名稱、所屬部門、指標(biāo)類型等信息，用戶可以根據(jù)不同指標(biāo)尺度、不同指標(biāo)角色進(jìn)行設(shè)計(jì)，指標(biāo)數(shù)據(jù)支持新增、修改、刪除、查詢及以Excel表形式批量導(dǎo)入導(dǎo)出。當(dāng)指標(biāo)配置完成后，進(jìn)入政策設(shè)計(jì)頁(yè)面，通過(guò)選擇政策、選擇指標(biāo)、指標(biāo)賦值、指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化、權(quán)重分配、評(píng)判排序6個(gè)步驟可以查看政策關(guān)聯(lián)的指標(biāo)結(jié)果。政策投票模塊支持對(duì)政策進(jìn)行投票，具有統(tǒng)計(jì)票數(shù)的功能。

2.3 政策進(jìn)展子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)包含“愛(ài)知目標(biāo)”進(jìn)展評(píng)估和NBSAP進(jìn)展評(píng)估2個(gè)部分，系統(tǒng)提供獨(dú)立的界面以實(shí)現(xiàn)指標(biāo)體系管理、進(jìn)展評(píng)估結(jié)果預(yù)測(cè)分析等功能。用戶進(jìn)入進(jìn)展評(píng)估指標(biāo)體系頁(yè)面后，可以根據(jù)不同指標(biāo)尺度、指標(biāo)角色、指標(biāo)來(lái)源等對(duì)指標(biāo)進(jìn)行賦值，也可以新增、修改、刪除、以Excel表形式批量導(dǎo)入導(dǎo)出指標(biāo)數(shù)據(jù)。指標(biāo)設(shè)置完成后，進(jìn)入進(jìn)展評(píng)估頁(yè)面，可以按照選擇指標(biāo)(可單選或多選)—指標(biāo)賦值(按不同參考年限進(jìn)行賦值)—指標(biāo)預(yù)測(cè)(數(shù)據(jù)擬合預(yù)測(cè))—結(jié)果輸出(不同趨勢(shì)圖展示)4個(gè)步驟得到計(jì)算結(jié)果和對(duì)應(yīng)的歷年變化趨勢(shì)圖。

在“愛(ài)知目標(biāo)”進(jìn)展評(píng)估界面，結(jié)合中國(guó)關(guān)于“愛(ài)知目標(biāo)”的國(guó)家生物多樣性評(píng)估指標(biāo)體系[18]，以“愛(ài)知目標(biāo)”12——受威脅物種狀況為例，通過(guò)運(yùn)行政策進(jìn)展子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)下的指標(biāo)趨勢(shì)和結(jié)果預(yù)判。評(píng)估結(jié)果顯示，目標(biāo)12取得一定進(jìn)展但速度緩慢(圖5)。

在NBSAP進(jìn)展評(píng)估界面，參照NBSAP中10個(gè)優(yōu)先領(lǐng)域和30個(gè)優(yōu)先行動(dòng)構(gòu)建的評(píng)估指標(biāo)體系進(jìn)行分析預(yù)測(cè)[19]，通過(guò)對(duì)生物多樣性指標(biāo)量化、數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)化、權(quán)重設(shè)置(層次分析、德爾菲法)等步驟得到綜合分值。NBSAP進(jìn)展評(píng)估子系統(tǒng)結(jié)果顯示，在10個(gè)優(yōu)先領(lǐng)域中，優(yōu)先領(lǐng)域四、五、九、十完全實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)；優(yōu)先領(lǐng)域一、二、六、七、八有很大進(jìn)展；優(yōu)先領(lǐng)域三的進(jìn)度較慢，但依然有較大進(jìn)展(圖6)。

2.4 政策效果子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)包括指標(biāo)體系、成效評(píng)估和綜合統(tǒng)計(jì)3大模塊，主要用于實(shí)現(xiàn)生物多樣性保護(hù)成效評(píng)估綜合分析功能(圖7)。

其中，指標(biāo)體系包括目標(biāo)層、系統(tǒng)層、因素層和指標(biāo)層，用戶可以通過(guò)新增、修改、刪除、查詢、以Excel表形式批量導(dǎo)出和導(dǎo)入數(shù)據(jù)對(duì)指標(biāo)體系進(jìn)行維護(hù)管理。成效評(píng)估使用綜合評(píng)分法，用戶進(jìn)入保護(hù)成效評(píng)估頁(yè)面，可以通過(guò)對(duì)指標(biāo)值量化、數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)化、權(quán)重設(shè)置等步驟計(jì)算生物多樣性保護(hù)成效綜合得分，各層次的權(quán)重設(shè)置和指標(biāo)層的評(píng)估參數(shù)可根據(jù)實(shí)際情況選擇。綜合統(tǒng)計(jì)方法包括按部門統(tǒng)計(jì)和按年度統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果用來(lái)評(píng)估在指定時(shí)間內(nèi)各部門對(duì)生物多樣性保護(hù)的貢獻(xiàn)率(各部門之間的比較)以及某一時(shí)間段部門生物多樣性的保護(hù)成效(部門自身不同時(shí)間段的比較)，最終得出各部門對(duì)相關(guān)指標(biāo)的貢獻(xiàn)情況以及歷年變化趨勢(shì)統(tǒng)計(jì)圖。

3 實(shí)踐應(yīng)用

3.1 BSAP進(jìn)展評(píng)估設(shè)計(jì)

江蘇省是長(zhǎng)三角平原地區(qū)生物多樣性的典型代表區(qū)域，江蘇省委、省政府高度重視生物多樣性保護(hù)工作，積極推動(dòng)生物多樣性保護(hù)。2014年，江蘇省生物多樣性保護(hù)委員會(huì)組織編制了《江蘇省生物多樣性保護(hù)戰(zhàn)略與行動(dòng)計(jì)劃(2013—2030年)》(簡(jiǎn)稱“BSAP”)，對(duì)生物多樣性保護(hù)進(jìn)行總體規(guī)劃和部署。

選擇江蘇省為代表性案例區(qū)，根據(jù)江蘇省生物多樣性數(shù)據(jù)的收集、掌握情況及生物多樣性評(píng)估的要求，參照“愛(ài)知目標(biāo)”和NBSAP評(píng)估指標(biāo)體系構(gòu)建方法，針對(duì)BSAP提出的6大戰(zhàn)略任務(wù)及20個(gè)優(yōu)先行動(dòng)，構(gòu)建了包含41個(gè)指標(biāo)的評(píng)估指標(biāo)體系，利用生物多樣性評(píng)估政策工具平臺(tái)對(duì)BSAP發(fā)布以來(lái)的實(shí)施進(jìn)展進(jìn)行綜合評(píng)估(圖8、表1)。

表1 《江蘇生物多樣性保護(hù)戰(zhàn)略與行動(dòng)計(jì)劃(2013—2030年)》實(shí)施進(jìn)展評(píng)估指標(biāo)體系Table 1 《Jiangsu Biodiversity Conservation Strategy and Action Plan(2013—2030)》implementation progress assessment indicator system

3.2 BSAP進(jìn)展評(píng)估結(jié)果

評(píng)估結(jié)果采用五分法，即全部實(shí)現(xiàn)(100分)、有很大進(jìn)展(>80～100分)、有較大進(jìn)展(>60～80分)、有一定進(jìn)展(>0～60分)和沒(méi)有進(jìn)展(0分)5個(gè)等級(jí)。綜合評(píng)估結(jié)果顯示，在6個(gè)戰(zhàn)略任務(wù)中，戰(zhàn)略任務(wù)三、六完全實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)；戰(zhàn)略任務(wù)一、五有很大進(jìn)展；戰(zhàn)略任務(wù)二、四的進(jìn)度較慢，但依然有較大進(jìn)展(圖8)。

4 結(jié)論與展望

該研究通過(guò)生物多樣性評(píng)估政策工具集成平臺(tái)的搭建，旨在探索將各層次生物多樣性保護(hù)目標(biāo)納入?yún)^(qū)域和行業(yè)發(fā)展規(guī)劃與決策制定中，并通過(guò)數(shù)據(jù)可視化分析驗(yàn)證了多層次生物多樣性保護(hù)目標(biāo)設(shè)定的可行性。研究?jī)?nèi)容將為制定有效的生物多樣性保護(hù)管理政策提供科學(xué)依據(jù)，未來(lái)在地方生物多樣性保護(hù)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用和推廣價(jià)值。

隨著生物多樣性信息學(xué)的蓬勃發(fā)展，生物多樣性大數(shù)據(jù)的挖掘及其應(yīng)用已經(jīng)成為國(guó)際生物多樣性的熱點(diǎn)問(wèn)題和前沿內(nèi)容。目前，生物多樣性評(píng)估政策工具集成平臺(tái)尚未建立完善的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，數(shù)據(jù)挖掘、政策效果分析、政策反饋等功能有待加強(qiáng)。結(jié)合當(dāng)前生物多樣性研究熱點(diǎn)，生物多樣性評(píng)估政策工具集成平臺(tái)在今后的系統(tǒng)更新和升級(jí)中，應(yīng)側(cè)重以下幾個(gè)方面的研究：(1)與其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)接，整合并集成現(xiàn)有的物種分布、自然保護(hù)地等數(shù)據(jù)資源，構(gòu)建更加完善的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，充分挖掘多元數(shù)據(jù)，為生物多樣性指標(biāo)體系構(gòu)建提供更全面的數(shù)據(jù)支撐，為生物多樣性管理決策提供更準(zhǔn)確的分析判斷；(2)綜合使用多種政策工具，在數(shù)據(jù)與分析結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)化、政策評(píng)估的簡(jiǎn)單化與規(guī)范化等方面加強(qiáng)研究，滿足不同用戶多個(gè)方面和不同層次的需求；(3)在實(shí)際應(yīng)用中，不斷引入新的方法，優(yōu)化數(shù)據(jù)計(jì)算模型和可視化分析方法，完善平臺(tái)模塊功能開發(fā)，實(shí)現(xiàn)評(píng)估報(bào)告實(shí)時(shí)生成等功能，為用戶提供更便捷的信息服務(wù)。