浅谈地理工程与系统动力学

第24卷第3期新疆师范大学学报》(自然科学版Vol 24. No. 32005年9月Journal of Xinjiang Normal Universityp.2005(Natural sciences edition)浅谈地理工程与系统动力学邢永建,赵梅,唐湘玲,龙海丽(新疆师范大学生命与环境科学学院,新疆乌鲁木齐830053)摘要:地理学的发展从古典时期到近代时期到现代地理学,经过了漫长过程,可以说自从人类诞生以来,地理学就产生了,并且不断发展壮大,为社会的发展进步做出了很大的贡献。随着社会的进步,应用地理学也随之产生,它的产生使地理学更加贴近现实,更能符合人类社会的需求,使地理学更具生命力。文章所说的地理工程及系统动力学就是基于更好地为社会服务,为人类服努的目的,通过借助计算机技术,工程原理,模型化等使地理学更加适应现代化建设需要,也使地理学具有更宽广的发展空关键词:地理学;地理学应用;地理工程;系统动力学中图分类号:P9文献标识码:A文章编号:10089659-(2005)-03-017603地理学具有相当长的发展史,可以说有了人类,地理学也就随之诞生了,而且地理学的研究范團也特别宽广,似乎与各:科都有一定联系和各研究领域都有一定联系,有人说地理学好比万金油,哪里都用得上,可惜就是沾边,不能比各更具体的学科研究得深刻,应用得自如,比如地理学中的水文学不如水利部门的水文技术,地理学的气象知识不如气象部门气象专业知识,这样很多地理学工作者就会发现地理学所涵盖的知识很广,但比相应专业学科来得肤浅,特别是当面对政府,行政部门索要具体措施,实施步骤时更是无从下手。从这个角度上,地理学在实际上的应用就势必呈现一定问题,有人甚至提出地理学无用武之地的谬说,鉴于此已有许多地理工作者在研究地理学的出路问题1地理工程的产生及设计原则地理工程就在这样一种情况下,应运而生了,地理学要独树一帜,要在实际应用中占有一席之地,更好地服务于现代化建设与工程结合确实是一条极好的道路。地理工程相当于地段设计,这在地理学的发展道路上走岀重要的一步,是地理学发展史上空前的壮举更符合现代社会实际应用的需要。地理工程相当于其他专业工程部门的工程设计,要求有很强的可操作性和规范性,人们在对地球表层空间系统进行有目的开发、保护、利用和改造时,有总体目标并按照一定的步骤和顺序分阶段,分项目进行,在这个过程中各阶段和各项目的工作具有特殊性,但是这些工作必须在总体上相互协调,以达到总体目标的实现,做到“理论——设计——实施”地理工程是人为事物,是人类与地理环境的共生物,其设计应符合系统工程原理,应遵循社会安定优化原则,环境稳健控制原则和区域发展与优化原则1.1系统设计从地理工程目标,构成和协调方面来完成地理工程的设计大致包括以下三个方面(1)总体目标确定和方案选择(2)总体结构确定与子项目的确定(3)系统反馈中国煤化工1.2參数设计CNMH个确定的子顶目提出科学的、语义清楚的、可供实施的措施来如上任⊥言盟以爹效选定那样,明确细致,毫无疑义,在地理学中选址问题应该属于这个范畴。“生态设计”工作属于“参数”设计,它的结论可以被实施部门直接引用,过去我们对水土流失问题只讲“种草种树”,“宜农则农,宜牧则牧”,但对种什么草,种在什么地方,什么季节种,什么地方宜农,什么地收璃百数据-3-9作者简介:邢永建(1976—),男,汉族,在读硕士研究生,主要从事GIs与地理学方向的研究第3期邢永建等浅谈地理工程与系统动力学·177方宜牧,适宜程度如何,并不明确,结果不能付诸实施。地理学“战略论”者,往往就是在这一点上趋于失败,不提岀具体措施规划,被实施部门拒绝或者搁置一边,因为实施部门的领导者不知如何实现这种规划,只能停留在“纸中画画,墙上挂挂”阶段要做好参数设计,必须有科学根据,必须基于对对象的深刻研究上,对于地理学而言,这个深刻研究的结论,一方面可以从其他学科吸取,另一方面,根据地学的区域性特点,应把注意力放到中小尺度地理问题上,从而得到科学的“参数”,使我们在实施工程时,可以实现“参数”选择和“參数”设计3决策分析与立法研究地理问题的复杂性在于可能同时存在几种实施方案,并且各有优劣,因此需要开展决策分析,决策分析内容包括两个方面,其一是基于地理工程的三个基本原则:对各方案直接的经济效益,生态效益,社会效益做出评价;其二是利用预测方法对地理工程的环境、社会、地缘效应做岀较长期的预测,并对这种可能的长效做凤险代价评估,通过决策分析,选定最后方案做设计决策,这样地理工程既进入实施。为保证工程得以完成和保持,必须研究必要的保障地理工程的政策和结合政策和法令往往起着“硬操作”所不能完成的作用。2地理工程基本内容2.1优化与发展地理工程的实施,无论把发展原则还是生态原则放在第一位,其总体目标总是指向提高区域的社会经济文化水平,改善人类环境至少要控制它免于恶化,要使区域的地理状态处于一种比过去更为现代化的路线设计。2.2生态环境保护它与第一项仼务是并列的,地理工程是在人的环境中进行的,而生态环境破坏的影响后果将是长远的。因此一个区域开发的地理效益不能只是目前的社会经济效果评价,而要具有历史眼光。最优是一个历史概念,“竭泽而渔”对局部是最优了但用历史的眼光看是最劣的,另一方面许多应用地学任务,其直接的目的就是生态保护,毫无疑义,地理工程必须承担这方面任务,因此相应的地理工程的设计内容就要包括“生态环境保护设计”地理工程就是在一个区域体系背景下完成的,它必然与周围环境相互作用,所以我们必不可少地要确定地理工程实施在区域背景中的地位,这样做一方面改变了区域体系的结构和功能,有利于整个大区域的发展另一方面也使自己适应区域背景不会因大区域结构的反馈使实现的地理工程目标遺到破坏或整个地理工程趋于失败。区域适应要求首先在设计中考虑区域结构,(空间结构)城市群结构,区堿系统结构,资源环境结构为地理工程提供的ⅰ能前景和各种方案的区域代价。其中在初步完成设评估它对区域结构尤其是地缘结构和经济系统的冲击,以及后者对它的反馈作用。在常见的一些“区域规划”中往往考虑区域的内部资源条件而极少考虑地理背景条件,更谈不上区域适应设计,为此失败的例子不少,我们应吸取这个教训2.4自校正地理工程的设计要处理这么一个问题,就是如何在现实的地理状态基础上转向新的地理状态,这个历史转变过程的技术路线应该作为设计要求来完成,不可缺少。目前的应用地理学有的做了,有的部分考虑了,有的完全忽视了这一工作,可是实际工作中都难以回避这一问题总之,一项好的地理工程设计,大致要包括上述四个方面的设计内容,这样才能使地理工程在实践上可行,被实施部门接受从而保障区域发展或环境治理中的PRED协调。PRED协调问题是复杂的,如何有效地,优良地做到PRED协调,今后还将有理论模式和学说大量涌现岀来。它已经是一个理论地理学与应用地理学的结合点,也将是理论地理学有前途的可能生长3系统动力学与地理工程有密切联系的研究方法一系统动力学在地理学的山中国煤化工统动力学是一种将结构功能、和历史结合起来,通过模型并借助电子计算机仿真而定量地研究CNMHG时变系统的系统分析理论与方法,是定性与定量结合,系统综合推理的方法。最适合用于研究复杂系统的结构、功能与行为之间动态的辨证对立与统·的关系。系统动力学模型可作为实际系统旳“实验室”,它旳建模过程就是一个学习、调査硏究的过程,模型的主要功能在于丨人们提供一个进行学习与决策分析的工具。采用传统的调查研究方法只能触及其某一侧面或某一瞬间,不能从整体上反映其变化和发展万委力学研究这样的复杂系统,是采用建立系统的数学仿真模型在计算机上模拟系统的动态变化过程。模拟又叫仿真,是通过模型,借助于电子计算机语言编制程序在计算机上实现的。仿真方法对研究社会系统具有特殊的意义,在·178·新疆师范大学学报(自然科学版)2005年计算机的帮助下,可以充分发挥人的功能,逐步获得改善系统的途径乃至得到满意的解答系统动力学可以把人、财、物、信息等综合成一个系统来考虑,使复杂的社会经济现象系统化、清晰仳;它所建立的模型,着重系统內部构造的硏究,是动态的模型,利用它不仅可以对系统旳未来做岀规划性和警告性预测,而且还可以对系统历史行为进行回測。构造系统动力学模型的主要过程和步骤如图1。任务调研问题定义系统分析划定界限反馈结构分析结构分析变量定义建立方程修改模型建立模型模型模拟模型评佔政策分析与任务调研图1系统动力学解决问题的过程与步骤4结语地理学已经有很长的发展历史,但是要使地理学具有更强的适应力,更好的贴近现实,贴近人类生活,则不应只停留在理论的研究上,特别是那种脱离实际应用的纯理论研究上,而应使地理学向更能适应现代社会的发展需求方向前进,更好的服务人类,使由地理学做岀的研究结论,更具有可操作性、现实性,更具有现实意义,利于政府和相关行政部门做决策,更具实效参考文献:][美]普雷斯顿·詹姆斯.地理学思想史[M].北京:商务印书馆,19822][德]阿尔夫雷德·赫特纳.地理学——它的历史、性质和方法[M].北京3]潘玉君.地理学基础[M].科学出版社,200中国煤化工CNMHG(下转第183页)第3期龙海丽等区域相对资源承载力时空动态研究—以新疆为例·183参考文献[]新疆概论,新疆人民出版社[M],2001[2]张艾广西相对资源承载力与可持续发展[].学术论坛,2000,4:53-563]石玉林中国土地资源生产能力及人口承载量研究[].北京:中国人民大学出版社,1991]封志明.区域土地资源承载能力研究模式刍议一以甘肃省定西县为例[].自然资源学报,1990,5(3):271-285]马世骏.王如松.复合生态系统与持续发展A].见:中国科学院复杂性硏究编委会编.复杂性硏究[C]·北京:科学岀版社.1993.230-239[6]赵济,陈传康.中国地理[M].高等教育出版社,1999Analysis On The Relative Carrying Capacity Of Regions ResourcesLONG Haili, TANG Xiangling, XING Yongjian(School of Life and Environment Sciences, Xinjiang Normal University, Urmgi Xinjiang 830054)Abstract: This research using the method of the relative capacity of resources, with some change of itcalculates the carrying capacity of land resources and economic resources and synthetic carrying capacityof resources of Xinjiang from 1982 to 2002 and analyzes the differences of the carrying capacityveenXinjiang and the eastern areas as well as the western zones compared with the whole country. Thus conclusionsdrawn: the contribution of land resources to the synthetic carrying capacity was muchgreater than the economic resources: @2 the unharmonious development between relative carrying capacitof land resources and relative carrying capacity of economic resources is one of the main problems in Xijiang on its way towards the sustainable developmentof land resources; relative carrying capacity of economy resources: synthetic carrying capacity Xinjiang(上接第178页)About Geographic Engineering and Systemic DynamicsXING Yongjian, ZHAO Mei, TANG Xiangling, LONG Haili(School of Life and Environment Sciences, XinJiang Normal University, Urumqi Xinjiang 830054)Abstract: From ancient time to modern time, geography has had a very long time great came into behas made contribution to development and advance ment of society. With the society growth, applied geography. In this paper geographical engineering andoffer better service for soci-ety and the human beings, through PC technology, engine中国煤化工Key words: geography application of geography i geeCNMHGtemic dynamics