[科普中国]-地理系统工程学

地理学中的“系统革命”和区域研究的复兴。是地理学中新兴的分支学科——地理系统工程建立与发展的直接原因．但是，同其它新兴分支学科的发展一样，地理系统工程这一科学概念的确立以及理论与方法体系的发展则是经历了较长时期的理论研究和实践的准备．

建立与发展在我国地理学领域，70年代末、80年代初首先建立了一门定量研究地理现象和地理事物的新学科。计量地理学。，当时就得到迅速的普及和推广。几乎在此同时，我国的系统科学和系统工程研究也逐步开展起来，许多汁量地理学工作者很快就意识到了系统论和系统工程在地理研究中的应用潜力，因此在地理研究中呼吁加强“定量研究”的同时，在地理学中引入系统论和系统思想，并积极地开展了理论和应用研究活动．事实证明，地理学中系统科学、系统工程思想、理论和方法的引入，促进了计量地理学的发展，地理系统理沦、地理系统分析已经成为计量地理学的重要内容，从这种意义上说，计量地理学亦可称为地理系统学．

如前所述，区域研究又重新成为地理学的核心内容，因此，近年来对区域地理、区域经济、区域规划、区域系统等有关的概念、理论与方法进行了广泛深入的研究，并以区域系统分析、预测、规划为主题．在研究过程中，许多地理工作者特别是计量地理工作者，感到有必要建立一门研究区域系统分析、预测、规划理论与方法的学科，开始提出地理系统工程的概念．本书就是作者为建立这一新兴学科而写成的，

首先，我们认为地理系统工程是众多研究地理区域学科群中的一门学科．从目前来看，研究地理区域的学科有区域地理学、区域经济学、区域科学、区位论等等．它们可分为两类学科，一类是理论上研究区域发展变化规律的学科，典型的如区位论、区域经济学，主要为实际应用研究提供理论依据；另一类是在理论、方法基础上进行应用研究的学科，其中也包括应用理论与方法的研究，典型的就是地理系统工程．我们认为这两类学科不可偏废，要进行应用研多：、解决实际区域问题必须有理论区域学科指导，同时又必须有应用区域学科才能最终解决区域问题，因此，从上述意义上讲，地理系统工程是一门应用学科，或者说是一门软科学．但同时也：具有自己的理论基础，其中最主要的是区域系统理论、区域规划理论、地球表层系统等．本书是从应用角度写的，因此没有过多的涉及理论问题，作者在另一本著作《区域科学论》中，已详细地讨论了有关区域系统、区域经济发展、区域空间结构的基本理论．

其次，地理系统工程是计量地理学的一个分支，又是计量地理学的进一步发展．从大学教育角度讲，计量地理学基本原理可以作为地理本科的教学内容，地理系统工程可以作为地理学研究生和高年级本科生的学习内容．由于地理系统工程是地理学与系统工程之间的边缘学科，当然它也是系统工程的一个应用分支．但是从其研究课题、研究内容，及其涉及的地理理论、资料和知识来看，归属于地理学之下是更为合适的．

第三，地理系统：仁程的建立具行重大的理论意义和科学意义．许多人认为目前地理学存在的主要问题，一是地理学理论还不太完善；二是缺乏深入细致、精确的分析．究其原因，地理学涉及的领域太广，几乎涉及人类活动与环境的各个方面．从战略角度讲就是战线太长不容易突破．正确的战略是冬较小的范围内建立地理学的核心理论，并运用系统分析方法，进行深入细致的研究，这样才能突破地理学停滞不前的状态．地理系统工程建立的出发点正在于此．围绕具体地理区域生产实践的需要，在解决生产问题中逐步发展有关理论与方法，从而为进一步研究地理区域问题提供基础．区域理论学科的发展，必然为丰富和发展地理学理论提供条件，地理学振兴和发展是完全有希望的．

第四，地理系统工程具有重大的应用价值和实践意义．在我国改革开放的形势下，要求科学研究面向经济建设，为经济建设服务．地理系统工程要解决的正是各级政府部门普遍关注的区域发展预测、规划、决策问题，应用潜力极大．

综上所述，地理系统工程的建立与发展是科学地理学发展的结果，是应社会发展的需要而产生的，因而具有强大的生命力．

地理系统工程的基本内容所谓地理系统工程，就是以系统沦、控制论、信息论为工具，将其应用于地理系统的建模、分析、预测、决策、劫I划、管理和控制， 它是地理学与系统工程相互交叉形成的一门综合性、应用性很强的边缘学科，它又是自然地理学和经济地理学相互渗透的一门新学科．

研究、制订区域发展战略和区域综合规划是地理系统工程的重点应用方向．地理系统工程围绕这一小心任务具有一整套分析研究步骤、．方法和模型．其基本内容包括区域环境分析、区域现状分析、区域目标分析、区域系统结构分析、区域系统建模、区域系统预硎、区域系统优化、区域系统评价、决策分析等．

区域环境分析是指对区域系统外部的各种因素进行调研分析，以确定特定区域地位、功能、发展方向以及发展的外部动态环境． 区域环境因素包括自然环境因素、技术因素、管理体制因素、社会心理因素等．环境分析的意义在于揭示制约区域发展的外部约束条件．

区域现状分析是指系统地搜集整理区域各方面发展现状的资料，确定区域的主要问题和关键环节，为区域目；际、结构分析作准备．

区域目标分析是把区域管理决策部提出的总目标进行分解，建立目标集，并进行目标合理性、可行性，经济效益的论证．制订正确的战略目标和规划目标是合理规划的基本前提．区域规划问题一般是多目扒问题，如何在各个目标之间进行权衡也是目标分析的一个重要内容．

区域系统结构分析是指确定系统的主要部分、主要因素，并确定因素间相互联系和相互作用的关系，为；差行系统分解、延立于模型和整体模型作准备．

区域系统模型是区城系统规划的重要：)：具．区域系统模型的主要工作是合理地把整个区域系统分解成各个子块，确定子块的主要输入变量、输出变量、决策变量、结构方程形式，约束条件，各子块之间的连接关系，并运用一定的辨识方法建立各子模型，最后连接成总体模型．区域系统总体模型小包括的典型子模型有人口子模型，生活消费子模型，文化教育子模型，卫生保健子模型，环境子模型，城镇建设子模型，投资子模型，主要资源，物资供给、需求子模型，外部联系子模型，劳动力需求子模型，社会消费子模型，国民经济综合发展平衡子模型等．模型类型有时间序列模型、优化规划模型、状态空间模型、系统动态学模型等多种．模型估计方法有单点估计法、一般最小二乘法、广义最小二乘法、二阶段最小平方法、逐步回归分析法、递推估i：十方法、递推滤波方法等多种．

区域系统预测和优化规划是在区域系统模型的基础上进行，预测和规划结果一般要进行反复的调整修改，才能符合客观状况和决策部门的要求．

区域系统评价和决策分析主要是运用各种定量和定性分析相结合的方法对各种方案、措施、政策进行综合评价，其中广泛应用的有层次分析法和风险型决策方法．

应该指出，地理系统工程的内容是相当广泛的，工作过程也极其复杂．如何运用地理系统工程研究区域问题，配备具有合理知识结构的人员，也是值得引起重视的．

地理系统工程的基本方法以系统化、模型化、优化和决策科学化为主要线索的地理系统工程，其基本方法就是根据系统的概念、构成和性质，把研究对象作为系统进行充分了解和分析，从时间和空间上把握地理要素的相互关系，在此基础上以模型化作为地理系统量化研究的重要手段，用总体模型来描述对象系统本身内郎沾构．然后将分析、评价的结果加以综合，陆之最有效地实现系统的目标．

下面以一个区域开发研究为例，说明地理系统工程的基本方法，

系统分析1、区域系统特征的确定

系统分析的前提条件是搜集必要而足够的信息，对拟出的能满足系统要求的几种方案，用各种手段分析区域系统的要求、结构及功能，弄清该区域系统的特性，取得系统内外的有关信息，并考虑到环境、资源、状态等约束条件，根据评价准则对分析结果进行评价，以取得若干较为满意的解．

这里所指的区域，通常是指一定的地域空间，根据考察对象的各种特征及其客观发展规律，可以划分不同类型的区域：如分布区域、江河流域、植被及野生动物分布区域等等自然地理分布区域，以及农业区域、交通运输区域、流通区域、产业分布区域、人口分布、迁移区域等经济地理、社会地理区域．还可以根据社会再生产总过程的生产、分配、交换、消费四个环节的空间分布和空间组织特征来划分经济区域．也就是将社会再生产总过程的生产、分配、交换、消费四个环：置于一定的地域空间环境中，考察社会再生产运动过程在空间上的组织及变化．

2．国家系统中的区域

由于国家计划系统是集中化的，每一地区均要受其制约，因此，区域模型系统必须把国家计划考虑进去一个区域某部门的生产量不应按区域最优解而应在全国基础上确定．这是因为每一区域某部门的最优解的总和不等于国家级上该部门的最优解．

一个区域内某些部门活动(如能源生产等)的水平由中央计划机构在区域间模型中确定，这些活动的布局及其它部门(如污染控制、住宅建设及社会服务)的活动水平与布局由区域主管部门决定．由于在国家级上使用的高度集成的区域间模型中，区域是作为点来处理的，因而上述作法是必要的．

3．区域级上的管理职能

上述计划系统赋予区域管理机构三个主要职能：(1)区域最优化．主要部门的规模与产出应通过技术进步达到最优化协调．子系统设备的生产量与分布应同可利用资源的数量与分布协调．(3)战略规划．制订区域开发方案并加以分析．

模型结构1．系统预测

用某地37个工厂的数据建立了区域投入一产出表。基本投入一产出模型称为预测模

型，其结果将作为以后时期的约束条件．子系统模型亦受区域可利用资源和人口发展模型预测结果的约束．这样，模型系统本质上是递推的．回归型统计模型用来分析投入—产出技术系数的趋势以及导出消费函数等．中央级与区域在计划过程初始阶段的关系用对区域生产量、投资及劳动力规模等的约束来表示．

2．连接过程

投入-产出模型的结果用来作为一系列计算的输入，这样使得不同区域的要求互相连接起来．模型通过六个阶段逐步连接。1

本词条内容贡献者为:

郭亮 - 副教授 - 中国海洋大学