地理系統工程學

地理學中的“系統革命”和區域研究的復興。是地理學中新興的分支學科——地理系統工程建立與發展的直接原因．但是，同其它新興分支學科的發展一樣，地理系統工程這一科學概念的確立以及理論與方法體系的發展則是經歷了較長時期的理論研究和實踐的準備．

基本介紹

• 中文名：地理系統工程
• 外文名： geo-system engineering

建立與發展

在我國地理學領域，70年代末、80年代初首先建立了一門定量研究地理現象和地理事物的新學科。計量地理學。，當時就得到迅速的普及和推廣。幾乎在此同時，我國的系統科學和系統工程研究也逐步開展起來，許多汁量地理學工作者很快就意識到了系統論和系統工程在地理研究中的套用潛力，因此在地理研究中呼籲加強“定量研究”的同時，在地理學中引入系統論和系統思想，並積極地開展了理論和套用研究活動．事實證明，地理學中系統科學、系統工程思想、理論和方法的引入，促進了計量地理學的發展，地理系統理淪、地理系統分析已經成為計量地理學的重要內容，從這種意義上說，計量地理學亦可稱為地理系統學．

如前所述，區域研究又重新成為地理學的核心內容，因此，近年來對區域地理、區域經濟、區域規劃、區域系統等有關的概念、理論與方法進行了廣泛深入的研究，並以區域系統分析、預測、規劃為主題．在研究過程中，許多地理工作者特別是計量地理工作者，感到有必要建立一門研究區域系統分析、預測、規劃理論與方法的學科，開始提出地理系統工程的概念．本書就是作者為建立這一新興學科而寫成的，

首先，我們認為地理系統工程是眾多研究地理區域學科群中的一門學科．從目前來看，研究地理區域的學科有區域地理學、區域經濟學、區域科學、區位論等等．它們可分為兩類學科，一類是理論上研究區域發展變化規律的學科，典型的如區位論、區域經濟學，主要為實際套用研究提供理論依據；另一類是在理論、方法基礎上進行套用研究的學科，其中也包括套用理論與方法的研究，典型的就是地理系統工程．我們認為這兩類學科不可偏廢，要進行套用研多：、解決實際區域問題必須有理論區域學科指導，同時又必須有套用區域學科才能最終解決區域問題，因此，從上述意義上講，地理系統工程是一門套用學科，或者說是一門軟科學．但同時也：具有自己的理論基礎，其中最主要的是區域系統理論、區域規劃理論、地球表層系統等．本書是從套用角度寫的，因此沒有過多的涉及理論問題，作者在另一本著作《區域科學論》中，已詳細地討論了有關區域系統、區域經濟發展、區域空間結構的基本理論．

其次，地理系統工程是計量地理學的一個分支，又是計量地理學的進一步發展．從大學教育角度講，計量地理學基本原理可以作為地理本科的教學內容，地理系統工程可以作為地理學研究生和高年級本科生的學習內容．由於地理系統工程是地理學與系統工程之間的邊緣學科，當然它也是系統工程的一個套用分支．但是從其研究課題、研究內容，及其涉及的地理理論、資料和知識來看，歸屬於地理學之下是更為合適的．

第三，地理系統：仁程的建立具行重大的理論意義和科學意義．許多人認為目前地理學存在的主要問題，一是地理學理論還不太完善；二是缺乏深入細緻、精確的分析．究其原因，地理學涉及的領域太廣，幾乎涉及人類活動與環境的各個方面．從戰略角度講就是戰線太長不容易突破．正確的戰略是冬較小的範圍內建立地理學的核心理論，並運用系統分析方法，進行深入細緻的研究，這樣才能突破地理學停滯不前的狀態．地理系統工程建立的出發點正在於此．圍繞具體地理區域生產實踐的需要，在解決生產問題中逐步發展有關理論與方法，從而為進一步研究地理區域問題提供基礎．區域理論學科的發展，必然為豐富和發展地理學理論提供條件，地理學振興和發展是完全有希望的．

第四，地理系統工程具有重大的套用價值和實踐意義．在我國改革開放的形勢下，要求科學研究面向經濟建設，為經濟建設服務．地理系統工程要解決的正是各級政府部門普遍關注的區域發展預測、規劃、決策問題，套用潛力極大．

綜上所述，地理系統工程的建立與發展是科學地理學發展的結果，是應社會發展的需要而產生的，因而具有強大的生命力．

地理系統工程的基本內容

所謂地理系統工程，就是以系統淪、控制論、資訊理論為工具，將其套用於地理系統的建模、分析、預測、決策、劫I劃、管理和控制， 它是地理學與系統工程相互交叉形成的一門綜合性、套用性很強的邊緣學科，它又是自然地理學和經濟地理學相互滲透的一門新學科．

研究、制訂區域發展戰略和區域綜合規劃是地理系統工程的重點套用方向．地理系統工程圍繞這一小心任務具有一整套分析研究步驟、．方法和模型．其基本內容包括區域環境分析、區域現狀分析、區域目標分析、區域系統結構分析、區域系統建模、區域系統預硎、區域系統最佳化、區域系統評價、決策分析等．

區域環境分析是指對區域系統外部的各種因素進行調研分析，以確定特定區域地位、功能、發展方向以及發展的外部動態環境． 區域環境因素包括自然環境因素、技術因素、管理體制因素、社會心理因素等．環境分析的意義在於揭示制約區域發展的外部約束條件．

區域現狀分析是指系統地蒐集整理區域各方面發展現狀的資料，確定區域的主要問題和關鍵環節，為區域目；際、結構分析作準備．

區域目標分析是把區域管理決策部提出的總目標進行分解，建立目標集，並進行目標合理性、可行性，經濟效益的論證．制訂正確的戰略目標和規劃目標是合理規劃的基本前提．區域規劃問題一般是多目扒問題，如何在各個目標之間進行權衡也是目標分析的一個重要內容．

區域系統結構分析是指確定系統的主要部分、主要因素，並確定因素間相互聯繫和相互作用的關係，為；差行系統分解、延立於模型和整體模型作準備．

區域系統模型是區城系統規劃的重要：)：具．區域系統模型的主要工作是合理地把整個區域系統分解成各個子塊，確定子塊的主要輸入變數、輸出變數、決策變數、結構方程形式，約束條件，各子塊之間的連線關係，並運用一定的辨識方法建立各子模型，最後連線成總體模型．區域系統總體模型小包括的典型子模型有人口子模型，生活消費子模型，文化教育子模型，衛生保健子模型，環境子模型，城鎮建設子模型，投資子模型，主要資源，物資供給、需求子模型，外部聯繫子模型，勞動力需求子模型，社會消費子模型，國民經濟綜合發展平衡子模型等．模型類型有時間序列模型、最佳化規劃模型、狀態空間模型、系統動態學模型等多種．模型估計方法有單點估計法、一般最小二乘法、廣義最小二乘法、二階段最小平方法、逐步回歸分析法、遞推估i：十方法、遞推濾波方法等多種．

區域系統預測和最佳化規劃是在區域系統模型的基礎上進行，預測和規劃結果一般要進行反覆的調整修改，才能符合客觀狀況和決策部門的要求．

區域系統評價和決策分析主要是運用各種定量和定性分析相結合的方法對各種方案、措施、政策進行綜合評價，其中廣泛套用的有層次分析法和風險型決策方法．

應該指出，地理系統工程的內容是相當廣泛的，工作過程也極其複雜．如何運用地理系統工程研究區域問題，配備具有合理知識結構的人員，也是值得引起重視的．

地理系統工程的基本方法

以系統化、模型化、最佳化和決策科學化為主要線索的地理系統工程，其基本方法就是根據系統的概念、構成和性質，把研究對象作為系統進行充分了解和分析，從時間和空間上把握地理要素的相互關係，在此基礎上以模型化作為地理系統量化研究的重要手段，用總體模型來描述對象系統本身內郎沾構．然後將分析、評價的結果加以綜合，陸之最有效地實現系統的目標．

下面以一個區域開發研究為例，說明地理系統工程的基本方法，

系統分析

1、區域系統特徵的確定

系統分析的前提條件是蒐集必要而足夠的信息，對擬出的能滿足系統要求的幾種方案，用各種手段分析區域系統的要求、結構及功能，弄清該區域系統的特性，取得系統內外的有關信息，並考慮到環境、資源、狀態等約束條件，根據評價準則對分析結果進行評價，以取得若干較為滿意的解．

這裡所指的區域，通常是指一定的地域空間，根據考察對象的各種特徵及其客觀發展規律，可以劃分不同類型的區域：如分布區域、江河流域、植被及野生動物分布區域等等自然地理分布區域，以及農業區域、交通運輸區域、流通區域、產業分布區域、人口分布、遷移區域等經濟地理、社會地理區域．還可以根據社會再生產總過程的生產、分配、交換、消費四個環節的空間分布和空間組織特徵來劃分經濟區域．也就是將社會再生產總過程的生產、分配、交換、消費四個環：置於一定的地域空間環境中，考察社會再生產運動過程在空間上的組織及變化．

2．國家系統中的區域

由於國家計畫系統是集中化的，每一地區均要受其制約，因此，區域模型系統必須把國家計畫考慮進去一個區域某部門的生產量不應按區域最優解而應在全國基礎上確定．這是因為每一區域某部門的最優解的總和不等於國家級上該部門的最優解．

一個區域內某些部門活動(如能源生產等)的水平由中央計畫機構在區域間模型中確定，這些活動的布局及其它部門(如污染控制、住宅建設及社會服務)的活動水平與布局由區域主管部門決定．由於在國家級上使用的高度集成的區域間模型中，區域是作為點來處理的，因而上述作法是必要的．

3．區域級上的管理職能

上述計畫系統賦予區域管理機構三個主要職能：(1)區域最最佳化．主要部門的規模與產出應通過技術進步達到最最佳化協調．子系統設備的生產量與分布應同可利用資源的數量與分布協調．(3)戰略規劃．制訂區域開發方案並加以分析．

模型結構

1．系統預測

用某地37個工廠的數據建立了區域投入一產出表。基本投入一產出模型稱為預測模

型，其結果將作為以後時期的約束條件．子系統模型亦受區域可利用資源和人口發展模型預測結果的約束．這樣，模型系統本質上是遞推的．回歸型統計模型用來分析投入—產出技術係數的趨勢以及導出消費函式等．中央級與區域在計畫過程初始階段的關係用對區域生產量、投資及勞動力規模等的約束來表示．

2．連線過程

投入-產出模型的結果用來作為一系列計算的輸入，這樣使得不同區域的要求互相連線起來．模型通過六個階段逐步連線。